Способ комбинированной обработки цилиндрических деталей

 

Сущность изобретения: на поверхность изнашиваемых цилиндрических деталей резцом наносят микрорельеф и деформирующим элементом производят его пластическую деформацию. При нанесении микрорельефа, к режущему инструменту прикладывают колебательное усилие в направлении оси вращения детали, изменяя глубину врезания и частоту колебаний согласно величине износа поверхности. Частоту колебаний и глубину врезания режущего инструмента изменяют в зависимости от износа в соответствии со следующими соотношениями:. h i+ Ah + (U-2l/UnpeA.)U; n тг D2N/4x x (1 1 U/U пред 1). где -Vg ( Dl Н- D2}/Dl 02 ( 1 + 1 ) Ро , ( D1 + D2 )/Dl D2 ( 1 -(М1/Е1 -f 1 -fl$/E2 ) Р, h - изменяемое значение глубины врезания режущего инструмента; U - значение износа изменяемое по длине детали;- Упред - предельное значение.износа; i - натяг деформирующего элемента относительно поверхности детали; n - частота осевых колебаний режущего инструмента; Di, D2 - диаметры деформирующего элемента и детали; /и, /42 - коэффициенты Пуассона деформирующего элемента и детали; EL Ј2 - модули упругости деформирующего элемента и детали; Ah - упруго восстанавливаемая . высота металла; Р0 - максимальная величин на усилия, приложенного к деформирующему элементу, приводящее к появлению пластических деформаций; Р - усилие, прикладываемое к деформирующему элементу в процессе обработки; N - частота вращения детали.2 ил.. в. 6: 00

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

Ь=Г+ЛЬ+(" )U;

01РеД а02 и 110

4 0пред (21) 4923478/27 (22) 08.01.91 (46) 07.06.93. Бюл. ¹ 21 (71) Владимйрский политехнический институт (72) В.И.Исаев, В.И.Усенко и А,А.Смирнов (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 556022, кл. В 24 Р 7/00, 1974. . Авторское свидетельство СССР № 1098769, кл. В 24 В 39/00, 1983,,(54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРА- . . БОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Сущность изобретения: на поверхность изнашиваемых цилиндрических деталей резцом наносят микрорельеф и деформирующим элементом производят его пластическую деформацию. При нанесении микрорельефа, к режущему инструменту прикладывают колебательное усилие в на- правлениии . оси вращения детали, изменяя глубину врезания и частоту колебаний со, гласно величине износа поверхности. Частоту колебаний и глубину врезания . режущего инструмента изменяют в зависимости от износа в соответстСпособ относится к ремонту деталей машин и может быть использован для упрочнения цилиндрических поверхностей деталей, подверженных износу, Целью изобретения является повышение износостойкости поверхности детали за счет создания заданной направленности физико-механических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что, в способе, включающем вращение детали, нанесение резцом на ее поверхность подверженную износу микрорельефа и осуществление пластической деформации деформирующим элементом, предварительно

5U 1819744 А1 (st)s В 24 В 39/00 вии со следующими соотношениями;.

h= i+ Л11+ (0-2!/Опред.)U; и =x 02й /4x х (11U/U пред+ 1), где h,„Ú=

Ъ з

9(D1 tD2JD1 D2 (1 /41ГЕ1+1 /1 /E2) Po

:ъ О=с с + =асс с

h — изменяемое значение глубины врезания режущего инструмента, U — значение износа изменяемое по длине детали; 0пред— предельное значение износа; l — натяг деформирующего элемента относительно поверхности детали; n — частота осевых колебаний режущего инструмента; 01, 02— диаметры деформирующего элемента и детали; р>, и2 — коэффициенты Пуассона деформирующего элемента и детали; Е1, Е2— модули упругости деформирующего элемента и детали; ЛЬ вЂ” упруго восстанавливаемая высота металла; Ре — максимальная величи-. на усилия, приложенного к деформирующему элементу, приводящее к появлению пластических деформаций; Р— усильте, прикладываемое к деформирующему элементу в процессе обработки; N — частота вращения детали. 2 ил.

Вс;

11с. определяют износ детали вдоль ее оси, а при нанесении микрорельефа осуществляют колебание резца в направлении оси вращения детали, изменяя глубину, при этом глубину резания и частоту колебаний определяют в зависимости от величины износа детали исходя из следующих соотношений:

1819744 где в(+от} р 1- Й 1-Д, 1, 01 Dz е1 е2

h — изменяемое значение глубины врезания режущего инструмента, мм;

0 — значение износа изменяемое по длине детали, мм;

Очеред — предварительное значение износа;

1- натяг деформирующего элемента относительно поверхности детали, мм; и - частота осевых колебаний режущего инструмента, мм/мин;

D1, Dz — диаметры деформирующего элемента и детали, мм;

ы1 pz — коэффициенты Пуассона деформирующего элемента и детали;

Б1, Е2 — модули упругости деформирующего элемента и детали, н/мм;

ЬЬ.— упруго восстанавливаемая высота металла, мм;

Ро — максимальная величина усилия, приложенного к деформирующему элементу, приводящее к появлению пластических деформаций, Н;

P — усилие прикладываемое к деформирующему элементу в процессе обработки, Н;

N — частота вращения детали, 1/мин, На фиг.1 изображено расположение каналов. создаваемых режущим инструментом; на фиг.2 — частота нанесения каналов, цифрой 1 обозначена частота нанесения каналов для наиболее изношенной части детали; цифрой 2 обозначена частота нанесения каналов для наименее изношенной части детали.

На основании приведенных экспериментальных исследований по обработке чугунных валов диаметром Dz=30 мм были сделаны следующие выводы.

Для наиболее изнашиваемой части поверхности (для гильз цилиндров двигателей эта величина составляет до 0дред=0,3 мм) максимальная глубина врезания должна быть равна ! смаке=0пред+ Ь h1, где h,h> — высота металла снятого после первого прохода деформирующего элемента (h> до 0,1 мм).

B противном случае микрорельеф будет стерт с поверхности до момента наступления предельного износа. Для наименее изнашиваемой части поверхности эта величина составляет пмин= I+ Ah где 1 — натяг деформирующего элемента относительно обрабатываемой поверхности;

h, h — предельная величина упругого восстановления металла.

Для нанесения микрорельефа использовался резец с твердой пластинкой ВК-8, Угол резца при вершине в плане составляет о

45 . Уменьшение угла практически не влия"0 ет на процесс удержания объема масла. Увеличение угла до 60 и более уменьшает сохраняемый объем масла, а значит снижает износостойкость.

Вид наносимого микрорельефа может

5 быть различным. Однако, наибольшая износостойкость достигнута в том случае, когда отсутствует наложение каналов (фиг.1), При этом подача режущего инструмента равна (фиг,1)

20 Я=2А+ ЬЯ. где А — амплитуда осевых колебаний режущего инструмента;

Л Я вЂ” приращение подачи.

Величины амплитуды и приращения подачи выбирались опытным путем. Опыты проводились на образцах, устанавливаемых на машину трения 77 МТ-1. Нагрузка на образец составляла до 400 Н. Реализовался принцип возвратно-поступательного дви30 жения образца относительно контура. Согласно опытных данных максимальная величина амплитуды осевых колебаний ре жущего инструмента не превышает А=5 мм, приращение подачи не менее ЛЯ=4 мм, при этом частота нанесения каналов на каждый

I см длины пути режущего инструмента выбирается (фиг.2).

1 — до 3 периодов, для зоны максимального износа;

2 — до 1/4 периода, для зоны наименьшего износа.

Режим обработки образцов гильз подвергаемых лабораторным испытаниям на износ.

45 1. Нанесение микрорельфа.

Подача режущего инструмента S=10 мм;

Амплитуда осевых колебаний А=6 мм;

Частота вращения детали N=407 мин;

Угол резца при вершине в плане 45 .

2. Поверхностное пластическое. деформирование.

Диаметр деформирующего элемента

01=15 мм;

Подача деформирующего элемента

55 д1=0,2 мм/об:

Частота вращения детали N=407 мин;

Натяг деформирующего элемента i=0,1 мм;

Усилие обработки Р=200 Н, Р =10 Н.

1819744

Обрабатывались чугунные детали диаметром 02-30 мм. Предельный износ детали Unpen =0,3 мм, проводились испытания образцов подвергаемых обработке поверхности пластическим деформированием без нанесения микрорельефа и новым способом. Износ образцов деталей. обработанных новым способом был уменьшен на 157 ..

Формула изобретения

Способ комбинированной обработки цилиндрических деталей, при котором деталь вращают, на ее поверхность. подверженную износу, резцом наносят микро.рельеф, и осуществляют пластическую деформацию деформирующим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения иэносостойкости поверхности детали за счет создания заданной направлен ности физико-механических свойств, предварительно определяют износ детали вдоль ее оси, при нанесении микрорельефа осуществляют колебание резца в направлении оси вращения детали. изменяя при этом глубину резания, и частоту колебаний определяют в зависимости от величины износа детали, исходя из следующих соотношений:

h=i+ hh+ (" )0;

0пред и гО2 (» 0 +1).

4 0пред где

gh 9(щ+о1} (1-Д + - Я) 2

D1 D2 Е1 Е2

9 О1+О

D1 02 (Е1 Е2

h — изменяемое значение глубины реза10 ния режущего инструмента, мм;

U — значение износа, изменяющееся по длине детали, мм:

0пред — предельное значение износа;

1- натяг деформирующего элемента от15 носительно поверхности детали, мм; и — частота осевых колебаний режущего инструмента, мм/мин;

01, 02 — диаметры деформирующего элемента и детали, мм; ,и1„и2 — коэффициенты Пуассона деформирующего элемента и детали;

Е1, Е2 — модули упругости деформирующего элемента и детали, Н/мм;

Л h — упруго восстанавливаемая высота

25 металла, мм;

P> — максимальная величина усилия, приложенного к деформирующему элементу, приводящая к появлению пластических деформаций, Н:

Р— усилие, прикладываемое к деформирующему элементу в процессе обработки, Н;

N — частота вращения детали, 1/мин.

1819744 РЫ 2 т

Составитель Н.Кукина

Техред М,Моргентал Корректор M.Ñàìáîðñêàÿ

Редактор

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

Заказ 1999 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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