Способ финишной обработки

 

Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки внутренних поверхностей вращения с целью улучшения их эксплуатационных характеристик. Сущность изобретения: способ финишной обработки деталей, включающий хонингование и противозадирную обработку натиранием головкой, в которой антифрикционные бруски из мягкого материала чередуют с деформирующими элементами, обеспечивает пов|.!шение качества поверхности за счет выполнения противозадирной обработки со скоростями в 1,5-4,0 раза больше рабочих^ в течение первых 1/4-4/5 длительности цикла обработки. 1 3. п. ф-лы, 1 табл.

CO!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 24 В 1/ОО

Й:ф "Р 4

I с --„ -1т=

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4870465/08 (2Z) 01.10.90 (46) 15.11.92. Бюл, М 42 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) С,А. Ющенко

{56) Авторское свидетельство СССР

М 1329949, кл, В 24 В 1/00, 1985 (54) СПОСОБ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ

{57) Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки внутренних поверхноИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки внутренних поверхностей вращения с целью улучшения их эксплуатационных ха1 рактеристик.

В настоящее время известен ряд способов придания поверхности металлов противозадирнь1х свойств, повышения их износостойкости и других эксплуатационных характеристик.

Известен способ придания поверхности металлов противозадирных свойств, заключающийсл в натирании поверхности детали бруском, содержащим антифрикционные вещества. Недостатком данного метода является то, что антифрикционные вещества плохо заполняют микровпадины микропрофиля и не закрепляются на обработанной поверхности. Вследствие этого при транспортировке и сборке обработан„„59„„1775273 А1 стей вращения с целью улучшения их эксплуата цион н ых характеристик. Сущность изобретения: способ финишной обработки деталей, включающий хонингование и противозадирную обработку натиранием головкой, в которой антифрикционные бруски из мягкого материала чередуют с деформирующими элементами, обеспечивает повышение качества поверхности за счет выполнения противозадирной обработки со скоростями в 1,5-4,0 раза больше рабочих в течение первых 1/4 — 4/5 длительности цикла обработки. 1 з. и. ф-лы, I табл. ных деталей по данному методу антифрикционные вещества осыпаются, а поверхности имеют не высокие противозадирные свойства, О

Известен способ финишной обработки гильз цилиндров двигателей, включающий многоступенчатое плосковершинное ханин° гование абразивными брусками и противозадирную обработку натиранием бруском, который содержит мягкий металл в виде порошка с зернистостью 0,1 — ОЗ от; -.личины зернистости абразива хонинговальных брусков, используемых на предпоследней операции плосковершинного хонингования, Недостатком данного метода, с точки зрения качества антифрикционной обработки, является то, что твердые смазки попадая в микрорельеф не закрепляются в микровпадинах поверхности и площадках микровыступов, что приводит к их ссипанию и

1775273 снижению эксплуатационных свойств обрабатываемых деталей.

Известен способ придания поверхности металлов противозадирных свойств заключающийся в натирании поверхности антифрикционными брусками с последующим ее нагревом, кратковременной выдержкой при 200 — 300 С и охлаждением на воздухе, После чего производят хонингование поверхности брусками из микропорошков.

Нагрев поверхности до 200-300 С с нанесенными антифрикционными веществами позволяет закрепить их на обработанной поверхности (спекание), что улучшает качество покрытия и эксплуатационные свойства деталей. Однако последующая обработка хонингованием брусками иэ микропорошков, для достижения требуемой размерной точности, приводит к съему (срезанию) нанесенного покрытия, особенно на площадках микрорельефа, что ухудшает эксплуатационные свойства обработанной

noaeðxHîñTè.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому, обеспечивающим повышение эксплуатационных свойств деталей является способ финишной обработки гильз и цилиндров двигателей, включающий хонингование и противозадирную обработку натиранием головкой, в которой антифрикционные бруски из мягкого материала чередуют с деформирующими элементами-накатниками, при этом в процессе обработки изменяют давление накатников от нуля до максимального значения равно о ц = 0,5 — 5,7 МПа, в течении 1/3-2/3 длительности цикла обработки, после чего оставляют его неизменным до окончания обработки.

Установка в одной хонинговальной головке антифрикционных брусков и деформирующих элементов, работающих с возрастающим давлением позволяет уплотнять в микровпадинах поверхности твердосмазочные материалы по мере их натирания, что увеличивает их наносимое количество с одновременным механическим защемлением смазок вследствие деформации и расплющивания верхней части микровыступов, Недостатками данного способа обработки являются: возможность вымывания антифрикционных материалов при технологической обработке (мойке) деталей, а также низкие антизадирные свойства обработанной поверхности в начальный период работы. Не высокие эксплуатационные свойства деталей обработанных данным методом в начальный период работы обусловлены тем, к металлическому (голому) контакту трущих5 ся поверхностей и вызывает их задир (контактные температуры и нагрев поверхности

15

20 обрабатываемых поверхностей в рассмат25 риваемых методах противозадирной обра30

55 что формируемые площадки микровыступов поверхности ("плато") не г окрыпгы антифрикционными материалами, что приводит при обработке незначительны) Целью изобретения является повышение антизадирных и эксплуатационных свойств обработанных поверхностей за счет улучшения качества (количества, равномерности и закрепления на поверхности) наносимого антифрикционного покрытия, Указанная цель достигается тем, что в способе финишной обработки деталей, включающем хонингование и противозадирную обработку натиранием головкой, в которой антифрикционные бруски из мягкого материала чередуют с деформирующими элементами, согласно изобретению, в течении первых 1/4-4/5 длительности цикла противозадирной обработки, последнюю ведут со скоростями в 1,5-4,0 раза больше рабочих.

Повышение эксплуатационных свойств ботки достигается вследствие фрикционного (посредством трения) взаимодействия инструментов и детали, в результате чего осуществляется механическое истирание антифрикционных брусков и перенос продуктов их износа (твердых смазок) на поверхности. Использование дополнительных элементов в процессе истирания брусков обеспечивает механическое закрепление твердых смазок на поверхности.

При этом тепловыделения в контакте "инструмент — деталь" незначительны вследствие низких скоростных характеристик процесса (иэ описания ранее указанных способов обработки скорость вращательного движения

Vep = 45-80 м/мин, скорость возвратно-поступательного движения Ven = 2 — 10 м/мин, что кроме механического закрепления не обеспечивает других видов взаимодействия продуктов износа антифрикционных брусков как между собой так и с обрабатываемой поверхностью.

Необходимость закрепления антифрикционных материалов на обрабатываемой поверхности вынуждает использовать дополнительные связующие материалы, в частности органическое пленкообразующее вещество. что не всегда обеспечивает возможность полного использования достоинств противозадирной обработки вследствие тепловой, разнородности твердых смазок и связующего (органическое пленкообразующее вещество полимеризу1775273 ется /затвердевает/ со скоростью прямо пропорциональной температуре в контакте инструмент — деталь), что затрудняет нанесение смазок, а обработанные поверхности имеют не высокие противозадирные свойства и эксплуатационные характеристики в целом, т. к. зависят и от приботехнических характеристик пленкообраэующего вещества, Обобщая выше сказанное, можно сделать заключение, что проблема сводится к закреплению на поверхности наносимого антифрикционного покрытия. Для ее разрешения нами был проведен анализ материалов наносимого покрытия и основного металла. При этом установлено, что в качестве антифрикционных материалов при противозадирной обработке используют чаще acего медь, олово, свинец, дисульфид молибдена графит, или сплавы на их основе, при этом температура плавления указанных металлов, находится в пределах 2001100 C. Кроме того связь наносимых антифрикционных материалов с обрабатываемой поверхностью (сталь или чугун) кроме механической в процессе обработки возможна только диффузионная при температурах в контакте "инструмент — деталь" порядка 200 — 1000 С. указанные контактные температуры могут быть дсстигнуты на используемом оборудовании и оснастке интенсификацией скоростных параметро процесса, а также специальным нагревом обрабатываемой детали перед выполнением противозадирной обработки, что и представлено в качестве отличительных особенностей заявляемого способа, Пределы изменения (увеличения) скоростей в начальный момент работы 1,5 — 4,0 раза и длительность их реализации 1/4 — 4/5 цикла обработки определена экспериментально по качеству формируемых поверхностей, ацениьаемых по задиростойкости, интенсивности износа и коэффициенту трения.

Превышение рабочих скоростей в 1,5 раза в начальный период обработкл дает положительный эффект при использовании легкоплавких антифрикционных материалов (на основе свинца и олова), а их превышение свыше 4,0 раз ограничено жесткостью системы СПИД вследствие возникновения значительных вибраций и ухудшения качества обработки, Кроме того обработку на повышенных скоростях ведут на весь цикл обработки, а только 1/4-4/5 длительности цикла вследствие возникновения схватывания между инструментом и деталью. В результате интенсификации процесса контактные температуры достигают значительных величин, что приводит к возникновению мостиков сварки инструментом и ухудшение качества обработки.

5 Повышение контактных температур при обработке может быть достигнуто также и повышением силовых параметров процесса (усилий разжима инструмента). Однако проведенные нами исследования позволили ус10 тановить. что они менее эффективны (намного), чем увеличение скоростных параметров, кроме того это приводит к повышенному расходу антифрикционных брусков, а также сглаживанию микрорельефа (закры15 тию(заволакиванию) микровпадин) и уменьшает количество наносимых антифрикционных материалов. В целом получаемый эффект не компенсирует произведенных затрат на обработку.

20 После хонингования детали в требуемый размер ее последующую противозадирную обработку ведут со скоростями в

1,5 — 4,0 раза больше рабочих в течении 1/4—

4/5 длительности цикла, затем скорость

25 уменьшают и завершают обработку. Интенсификация скоростных режимов в начале обработки обеспечивает нагрев детали и размягчения (расплавления) поверхностных слоев антифрикционных брусков. вследст30 вие чего они заполняют микровпадины поверхности и диффундируют в основной металл, что обеспечивает закрепление наносимого покрытия на обрабатываемой поверхности, как во впадинах так и площадках

35 микровыступов, Дополнительный нагрев детали до 200 — 500 С перед противозадирной обработкой уменьшает время обработки на повышенных скоростях и их величины, однако не исключает выполнение приемов

40 по основному признаку изобретения, так как требуется нагрев инструмента (совокупность приемов по основному признаку), что дополнительно поднимает температуру обрабатываемой поверхности.

45 Охлаждение обработанных поверхностей осуществляют на воздухе во избежание их температурных объемных деформаций.

П о и м е р. В лабораторных условиях на

50 модернизированном хонинговальном станке 09-38 обрабатывали детали типа втулок, материал СЧ21 — 40, НВ 190 — 220, После хонингования детали в размер проводили ее противозадирную обработку. Рабочие ре55 жимы процесса: давление разжима: — антифрикционных брусков — цдв =- 0,7 МПа,— деформирующих элементов — q> = 1.2 МПа, скорость вращательного движения — Vpp ==55 м/мин, скорость возвратно-поступательного движения — Ч, = 8 м ;. 1н, общее

1775273 время обработки — Тц - 40 с, Длительность и соотношения варьируемых режимов приведены в таблице, Полученные результаты показали, что обработка деталей заявляемым способом 5 позволяет повысить задиростойкость поверхностей в 1,2-1,6 раза, а износостойкость в 1,1-1,35 раза, при одновременном снижении коэффициента трения на 10-15 в сравнении с обработкой по прототипу. 10

Формула изобретения

1. Способ финишной обработки, включающий хонингование и противозадирную обработку натиранием головки с рабочими скоростями вращательного и возвратно-по- 15 ступательного перемещений, в которой антифрикционные бруски из мягкого материала чередуют с деформирующими элементами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки путем увеличения количества наносимой твердой смазки, противоэадирную обработку ведут со скоростями вращательного и возвратно-поступательного перемещений головки в 1,5-4,0 раза превышающими рабочие в течение 1/4-4/5 длительности цикла противоэадирной обработки.

2. Способ по п,1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что перед противоэадирной обработкой осуществляют нагрев обрабатываемой поверхности до 200-500 С, после чего проводят противозадирную обработку с последующим охлаждением заготовки на воздухе.

Ва ьи емые па амет ы

Качество позе хности

Способ обработки

Относительная скорость возвратно поступательного движения

Vn/Va

Относительн ая скорость вращения го;

II0BKN, Vn/×ð

Нагрев детали, С

Задиростойкость, с

Время изм нения параметров

Коэффициент трения

Износ, мм

250

Аналог

Прототип

Предлагаемый

4/5 Тц

1/2 Тц

1/4 тц

1/а тц

3/4 Тц

5/6 Тц

1/3 Тц

3/4 тц

1/4 Тц

1/2 Тц

4/5 Тц

4ОО гоо

1ОО

550

Составитель

Техред М.Моргентал Корректор А.Долинич

Редактор Т.Иванова

Заказ 4012 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1

1,5 з,о

4,0

4,5

2.0 з,о

1 з.о

2.5

2,0

3,5

2,5

1

4,О

2,О

1.5

2,5

4,О

4,5

1 з,о

4.О

1,5

4,0

2.5

42 зо

54

64

6О

58, 40

4г

48

72

68

0.44

0,42

0,12

О,О8

О.ОТ

0,062

0,078

0,09

0,068

0,08

008

0,О8

О 061

0,067 оов

О,О9

0,093

О.ОЗ4

0.063 о,ого

О,О1В

0,025

0.045

0.027

О,ОЗ6

0,040

0,020 о,огз

О.О25 о,озо

0,032