Способ комбинированной обработки точением и поверхностным пластическим деформированием


 


Владельцы патента RU 2503532:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Способ относится к комбинированной обработке точением и поверхностным пластическим деформированием цилиндрической поверхности вращающейся заготовки. Для повышения производительности формирования в поверхностном слое заготовки остаточных сжимающих напряжений обработку ведут токарным резцом и размещенным с отставанием относительно вершины резца в направлении движения продольной подачи шаровидным деформирующим элементом более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, установленным в акустическом концентраторе, через осевой канал которого подводят СОЖ. При этом деформирующему элементу и СОЖ сообщают амплитудно-модулированные колебания ультразвуковой частоты. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при окончательной обработке цилиндрических поверхностей заготовок, а также для формирования заданного уровня сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое заготовок деталей типа тел вращения из различных металлов и сплавов.

Существует способ комбинированной обработки деталей по патенту РФ №2355826. В соответствии с ним осуществляют одновременное точение и поверхностно-пластическое деформирование поверхностей заготовок единым инструментом.

Известны также способы пластического поверхностного деформирования цилиндрических поверхностей заготовок по патентам US №5826453 и US №6622570. Трение упрочняющего элемента по поверхности обрабатываемой заготовки вызывает возникновение тепла в зоне обработки, что в свою очередь приводит к снижению величины формируемых сжимающих остаточных напряжений. Указанный ниже технический результат обосновывает способ решения данной проблемы.

Технический результат состоит в повышении производительности процесса формирования в поверхностном слое обрабатываемой заготовки сжимающих остаточных напряжений путем наложения амплитудно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты на деформирующий элемент, установленный в акустическом концентраторе и на подаваемую через осевой канал акустического концентратора смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ). Это объясняется увеличением деформационного упрочнения материала поверхностного слоя обрабатываемой заготовки за счет многократного изменения усилия деформирования, снижением трения между индентором, заготовкой и концентратором за счет прерывистого контакта, увеличением объема проходящей через зону обработки СОЖ за счет возникающей в жидкости под воздействием ультразвука кавитации.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе комбинированной обработки, к обрабатываемой поверхности заготовки подводят деформирующий элемент шаровидной формы, настроенный с натягом относительно операционного размера на точение, при этом деформирующий элемент пластически деформирует и упрочняет поверхностный слой заготовки. Использование амплитудно-модулированных ультразвуковых колебаний способствует значительному снижению усилий деформирования, необходимых для получения эквивалентных деформаций, снижению контактной температуры и улучшению теплоотвода из зоны обработки из-за вовлечения в кавитационные процессы, возникающие в СОЖ в контактных зонах, паровоздушных пузырьков большего диапазона размеров, позволяя создать сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое, получить высокую поверхностную микротвердость, уменьшить высоту микронеровностей.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в наложении на используемый деформирующий элемент и на подаваемую через осевой канал в акустическом концентраторе СОЖ амплитудно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты. При этом деформирующий элемент, обладающий более высокой твердостью по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, устанавливается вдоль оси обрабатываемой заготовки напротив токарного резца так, чтобы он располагался с отставанием относительно вершины резца. Это позволяет формировать сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое обработанной детали, а также увеличить производительность до 2 раз при сохранении или улучшении заданных параметров качества поверхностного слоя обработанной детали.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления, заключаются в следующем.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема комбинированной обработки. На схеме показаны:

1 - заготовка;

2 - токарный резец;

3 - деформирующий элемент;

4 - акустический концентратор;

5 - крышка;

Vз - скорость вращения заготовки;

Vи - скорость вращения деформирующего элемента;

Δ - величина отставания деформирующего элемента относительно вершины резца;

AM УЗК - амплитудно-модулированные ультразвуковые колебания;

СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость.

Сущность изобретения состоит в том, что комбинированную обработку вращающейся со скоростью VЗ заготовки 1 ведут токарным резцом 2 и размещенным с некоторым отставанием Δ в направлении движения продольной подачи деформирующим элементом 3 шаровидной формы, установленном в акустическом концентраторе 4, через осевой канал которого в зону обработки подводится СОЖ, при этом деформирующему элементу и СОЖ сообщают амплитудно-модулированные колебания ультразвуковой частоты.

Способ комбинированной обработки точением и поверхностным пластическим деформированием цилиндрической поверхности вращающейся заготовки, отличающийся тем, что обработку ведут токарным резцом и размещенным с отставанием относительно вершины резца в направлении движения продольной подачи шаровидным деформирующим элементом более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, установленным в акустическом концентраторе, через осевой канал которого подводят СОЖ, при этом деформирующему элементу и СОЖ сообщают амплитудно-модулированные колебания ультразвуковой частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к поверхностному пластическому деформированию цилиндрических деталей. Сообщают ролику движение подачи вдоль оси обрабатываемой детали.

Изобретение относится к устройствам для чистовой и упрочняющей обработки поверхностей тел вращения сложного профиля. Устройство содержит клиновой ролик с выпуклой образующей рабочего профиля и переменной кривизной в его осевом сечении и рычажный силовой пружинный механизм прижима ролика к детали.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к устройствам для формообразования наружных шлицев поверхностным пластическим деформированием. .

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению, а именно к технологическим операциям релаксации остаточных напряжений в деталях, имеющих внутренний и внешний диаметры.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к отделочно-упрочняющей обработке заготовок зубчатых колес поверхностным пластическим деформированием зубчатым накатником.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к формообразованию наружных шлицев на деталях поверхностным пластическим деформированием. .

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к отделочно-упрочняющей обработке зубчатых колес поверхностным пластическим деформированием. .

Изобретение относится к устройствам и способам образования наружной резьбы на заготовке без снятия стружки. .

Изобретение относится к обработке металлов поверхностным пластическим деформированием и предназначено для отделочной обработки выглаживанием наружных поверхностей детали, расположенных вблизи от ее уступа.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для чистовой обработки и упрочнения заготовок в форме тел вращения. .

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к формообразованию наружных резьб пластическим деформированием. Сообщают вращательное движение заготовке и осевую подачу резьбонакатной головке. Используют резьбонакатную головку, содержащую резьбонакатные ролики, между которыми установлены режущие гребенки с зубьями с режущими кромками, расположенными напротив выступов накатываемой роликами на заготовке резьбы. Ширина вершины зубьев режущих кромок равна ширине вершины выступов накатываемой роликами на заготовке резьбы. В результате повышается глубина упрочнения накатанной резьбы. 3 ил.

Изобретение относится к области деревообрабатывающей промышленности, в частности к устройствам для нанесения покрытия на профиль. Машина для нанесения покрытия на профиль содержит конвейерный тракт для профиля и множество держателей, расположенных вдоль конвейерного тракта. На держателях удерживают сменные нажимные ролики таким образом, чтобы они катились по профилю. Держатели содержат фиксаторы-защелки для установки в них, с возможностью извлечения, осей нажимных роликов. Каждая ось содержит опорную часть, введенную в канал держателя. В поперечном канале, выходящем в канал держателя, размещен, в качестве фиксатора-защелки, стопорный шарик, поджимаемый пружиной в углубление опорной части. Стопорный шарик удерживают в нажимном элементе, ввинченном в поперечный канал. Углубление опорной части выполнено в виде непрерывной канавки в периферической поверхности опорной части. Сокращается продолжительность процесса замены ролика при переналадке машины. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам обкатывания крупных резьб и архимедовых червяков. Устройство содержит игольчатые ролики, опертые на две промежуточные самоустанавливающиеся тороконические шайбы. Одна тороконическая шайба выполнена с выпуклой конической стороной с радиусом R1=3,7 q2m/z, а другая - с вогнутой конической стороной с радиусом R2=1,5 q2m/z, где m - модуль профиля резьбы или архимедова червяка, q - отношение среднего диаметра профиля резьбы или архимедова червяка к модулю m, z - число заходов резьбы или архимедова червяка. В результате повышается износостойкость обкатанной винтовой поверхности. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поверхностному упрочнению изготовленных из ферромагнитных материалов зубчатых колес. Осуществляют монтаж одного зубчатого колеса на валу, а другого - на оси. Вводят зубчатые колеса во взаимное зацепление. Устанавливают зубчатые колеса во внутреннюю полость разъемного корпуса, заполненную чугунной дробью диаметром 0,1-4,0 мм. Размещают разъемный корпус в сквозном пазу магнитопровода. Осуществляют угловое перемещение смонтированного на валу зубчатого колеса посредством внешнего привода с обеспечением проворачивания другого зубчатого колеса относительно своей оси в течение 0,1-0,2 часа. Магнитопровод образует магнитный контур и создает переменное магнитное поле, напряженность которого в зоне контакта зубьев упрочняемой пары зубчатых колес равна 1×105-1×106 А/м, а частота его колебаний равна 20-70 Гц. В результате повышается надежность зубчатых колес и увеличивается их эксплуатационный ресурс. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ролику накатного инструмента. Ролик расположен в корпусе на болте между головкой болта и крышкой с возможностью свободного вращения. Корпус имеет выемку для накатного инструмента, зажим для головки болта и зажим для крышки. Зажим для головки болта выполнен в виде поверхности разъема усеченного конуса и имеет хомут, расположенный концентрично к оси вращения рабочего ролика. Зажим для крышки выполнен в виде поверхности разъема кругового цилиндра. В результате обеспечивается возможность быстрой смены ролика. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки металлов поверхностным пластическим деформированием нежестких длинномерных деталей. Измеряют величину исходного максимального прогиба длинномерной детали. Устанавливают деталь на концевые опоры. Прикладывают нагрузку в зоне максимального прогиба детали по направлению, обратному направлению прогиба. В одной из концевых опор определяют составляющие реакции в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Затем нагрузку снимают. После чего необходимую для правки нагрузку прикладывают под углом в зоне максимального прогиба детали с вогнутой стороны. Повышается точность деталей, расширятся технологические возможности. 2 ил.

Изобретение относится к поверхностному пластическому деформированию деталей с помощью обкатных роликов. Ролик содержит деформирующий элемент, имеющий радиус постоянной величины, равный 1…10 мм, и цилиндрическую часть, расположенную со смещением в радиальном направлении относительно вершины деформирующего элемента на величину Δ=0,01…0,5 мм. В результате расширяются технологические возможности. 3 ил.

Изобретение относится к поверхностному пластическому деформированию деталей с помощью обкатных роликов. Ролик содержит два деформирующих элемента с профильным радиусом 0,5…5 мм, расположенных относительно друг друга со смещением в радиальном направлении на величину 0,01…0,1 мм как к оси ролика, так и от нее. Расстояние между вершинами деформирующих элементов вдоль оси ролика составляет 0,6 … 1 ⋅ ( R п р 1 + R п р 2 2 ) , где Rпр1 - профильный радиус первого деформирующего элемента, Rпр2 - профильный радиус второго деформирующего элемента. В результате расширяются технологические возможности. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к финишной обработке деталей. Осуществляют вращение детали и воздействие на ее поверхность устройством для ультразвуковой финишной обработки с деформирующим элементом. Устройство для ультразвуковой финишной обработки с деформирующим элементом передвигают вдоль детали, задают ему ультразвуковые колебания и осуществляют многократную ударную обработку деформирующим элементом с ультразвуковой частотой порядка 20 кГц и амплитудой 5-40 мкм. При этом осуществляют частичное погружение деформирующего элемента и детали в ванну с керосином для охлаждения обрабатываемой поверхности детали, обеспечивающего получение на ней градиентных субмикро- и нанокристаллических структур. В результате обеспечивается высокая прочность и твердость поверхности детали. 4 н.п. ф-лы, 6 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к металлообработке, и может быть использовано при изготовлении металлических изделий с повышенной износостойкостью поверхности. Для повышения эффективности и надежности работы устройство включает ультразвуковой генератор, предназначенный для преобразования физических характеристик переменного тока - частоты, соединенный с магнитострикционным преобразователем, в котором происходит преобразование электромагнитных колебаний в ультразвуковые, на котором жестко смонтирован концентратор, выполненный из металла в виде усеченного конуса и предназначенный для изменения амплитуды ультразвуковых колебаний. На коническом концентраторе установлена и жестко закреплена рабочая камера, снабженная крышкой, заполненная дробью и легирующим веществом. Рабочая камера выполнена в виде металлической чаши, имеющей форму овала в горизонтальном сечении. В верхней части рабочей камеры выполнены диаметрально расположенные отверстия, в которых размещены подшипники скольжения для закрепления и вращения обрабатываемой детали внутри рабочей камеры. Отверстия в рабочей камере выполнены на расстоянии от низа рабочей камеры, определяемом расчетным путем. Вращение обрабатываемой детали осуществляется от электродвигателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Наверх