Способ формирования плосковершинного микрорельефа трибосопряжений со смазочными микровпадинами


 


Владельцы патента RU 2530606:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ПРЕДПРИЯТИЕ "СЕНСОР" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для формирования плосковершинного микрорельефа деталей трибосопряжений со смазочными микровпадинами. Осуществляют обработку опорной поверхности детали сферическим индентором и цилиндрическим индентором выглаживающего инструмента, ось которого параллельна вектору скорости выглаживания или составляет с ним некоторый угол. Осуществляют формирование деформирующим инструментом смазочных микровпадин на поверхности детали. Производят полирующее выглаживание поверхности детали. В результате уменьшается шероховатость поверхности, увеличивается ее микротвердость и маслоемкость.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для финишной обработки различных поверхностей деталей трибосопряжения.

При работе сопряженных деталей возникают и развиваются процессы разрушения: трение, износ, схватывание под влиянием механических и электрохимических воздействий среды на материал трущихся пар. Существенное влияние на износостойкость поверхностей деталей, безотказность и долговечность трибосопряжений оказывают физико-механические свойства и структура поверхностного слоя, а также условия смазки, обусловленные маслоемкостью контактирующих поверхностей.

Для лучшего обеспечения узлов трения смазочным материалом необходимо применять детали, поверхность которых обладает макропористостью, образованной механическом путем. В наибольшей степени такому требованию отвечает плосковершинный микропрофиль, состоящий из чередующихся относительно глубоких микровпадин и участков с относительно малой шероховатостью (опорных площадок - плато), увеличивающих относительную опорную длину профиля и обеспечивающих хорошую несущую способность.

Известен способ комбинированной обработки цилиндрических деталей, при котором осуществляют нанесение микрорельефа в виде пересекающихся винтовых канавок резцом при его прямом и обратном ходе. Затем проводят поверхностное пластическое деформирование пирамидок шаром, при котором осуществляется их частичное скалывание и образование опорных площадок (авторское свидетельство №1310181, МПК B24B 39/00).

Недостатком способа является низкое качество поверхности опорных площадок, низкая производительность способа, невозможность обеспечить токарным резцом требуемый микропрофиль смазочных канавок.

Известен способ формирования плосковершинного рельефа хонингованием. Способ включает две технологические операции: предварительное хонингование для получения исходной шероховатости поверхности Ra≤5 мкм и чистовое хонингование для формирования конечной геометрии поверхности с шероховатостью Ra≤l,25 мкм (Прогрессивные методы хонингования / С.И.Куликов, Ф.Ф.Ризванов, В.А.Романчук, С.В.Ковалевский - М.: Машиностроение, 1983. С.30-31).

Недостатком способа является то, что поверхность после такой обработки представляет собой совокупность царапин и опорных площадок с высокой шероховатостью, а также наличие шламового материала абразивных частиц, оставшихся в микровпадинах после хонингования.

Наиболее близким является способ формирования плосковершинного регулярного микрорельефа выглаживанием, заключающийся в обработке поверхности заготовки после точения в два перехода: на первом - создают регулярный рельеф канавок инструментом для выглаживания с рабочей формой, соответствующей профилю канавки, а на втором - формируют плосковершинный профиль выглаживателем, формирующим плосковершинный профиль (патент на изобретение №2401731).

Существенным недостатком способа является низкое качество формируемых опорных площадок, а также принципиальная невозможность формирования смазочных микровпадин в случае, когда параметр Rmax микропрофиля поверхности после точения превышает глубину формируемых микровпадин.

Для повышения качества поверхности за счет уменьшения шероховатости и увеличения микротвердости, маслоемкости, отрицательных остаточных напряжений предлагается способ формирования плосковершинного микрорельефа деталей трибосопряжений со смазочными микровпадинами, заключающийся в деформирующем профилировании и выглаживании. Опорную поверхность формируют сферическим и цилиндрическим индентором, ось которого параллельна вектору скорости выглаживания или составляет с ним некоторый угол, затем формируют смазочные микровпадины деформирующим инструментом (мультиинденторным формирователем микрокарманов), после этого производят полирующее выглаживание.

Формирование плосковершинного микрорельефа проводится после предварительной обработки поверхности точением в следующей последовательности: первый и второй переходы - формируют физико-механические свойства и шероховатость опорной поверхности сферическим и цилиндрическим инденторами выглаживающего инструмента; третий переход - формирование микровпадин - обработка деформирующим инструментом на основе хон-бруска; четвертый переход - полирующее выглаживание.

После предварительной обработки поверхности заготовки, например точением, шероховатость поверхности Ra=(0,8…1,18) мкм. Для формирования физико-механических свойств поверхности и уменьшения высоты следов точения (первый переход) назначают силу выглаживания и подачу с учетом шероховатости поверхности и материала заготовки на основе рекомендуемых типовых режимов обработки.

Второй переход выглаживания выполняют инструментом с цилиндрической формой рабочей поверхности индентора. При выглаживании наружных поверхностей тел вращения ось индентора выглаживающего инструмента может быть направлена параллельно вектору скорости выглаживания или составлять с ним некоторый угол. Второй переход назначают для сглаживания неровностей регулярного микрорельефа, образованного первым переходом, и получения требуемого уровня шероховатости плосковершинной поверхности.

На третьем переходе деформирующего профилирования силу и скорость инструмента назначают в зависимости от требуемой маслоемкости рельефа поверхности, обеспечивая требуемые глубину и наклон смазочных микровпадин. Для получения микрорельефа смазочных микровпадин пригодны бруски средней зернистости от 100/80 до 200/160.

Четвертый переход - выступы металла, сформированные предыдущей обработкой, сглаживаются полирующим выглаживанием. Шероховатость на плато плосковершинной поверхности после полирующего выглаживания составляет Ra=(0,03…0,05) мкм.

Новая совокупность существенных признаков: последовательность переходов, применяемых инструментов и режимов позволяет одновременно обеспечить высокую производительность формирования смазочных микровпадин и повысить физико-механические свойства, на два порядка уменьшить шероховатость поверхности за счет уменьшения высоты микропрофиля и увеличения микротвердости, маслоемкости, отрицательных остаточных напряжений.

Пример осуществления способа

Обработка заготовки из стали 20Х производилась на токарно-фрезерном центре MULTUS В-300 фирмы OKUMA. Поверхность перед финишными переходами обрабатывалась чистовым точением твердосплавной пластиной IC907 (VNMG12T304-NF) при рекомендованных фирмой ISKAR скорости V=100 м/мин и подаче S=0,1 мм/об. Наибольшая высота профиля после точения Rmax составила 4,5 мкм, Ra=(0,8-1,18) мкм, твердость поверхности НМ 6,8 ГПа.

Выглаживание осуществлялось за два перехода, сначала сферическим индентором с радиусом 2 мм в среде СОТС фирмы Renus с режимами: Р=135 H, V=50 м/мин, S=0,15 мм/об. В результате первого перехода выглаживания происходит полное сглаживание исходных неровностей после чистового точения и формирование профиля с Ra=(0,5-0,6) мкм.

Второй переход выглаживания поверхности проводился инструментом с цилиндрической формой индентора R=2 мм, установленным под углом 63° к вектору скорости, с режимами Р=150 H, V=50 м/мин, S=0,2 мм/об. В результате второго перехода выглаживания сглаживаются вершины неровностей микропрофиля после первого перехода. Режимы обработки и параметры инструмента выбирают в зависимости от шероховатости поверхности после первого перехода. В результате первого и второго переходов происходит полное сглаживание исходных неровностей после чистового точения и формирование профиля с Ra=(0,l-0,2) мкм.

Третий переход - деформирующее профилирование смазочных микровпадин на плосковершинной поверхности осуществлялось разработанным мультиинденторным деформирующим формирователем смазочных карманов (патент на полезную модель №91307, РФ, МПК B24B 39/00) с хон-бруском 160/125 шириной 4 мм и длиной 15 мм, сила равнялась Р=150 Н, скорость V=5 м/сек. Рельеф смазочных микровпадин образуется сочетанием вращательного движения заготовки и возвратно-поступательного движения инструмента.

Четвертый переход - полирующее выглаживание проводится для сглаживания выступов рельефов смазочных микровпадин инструментом с цилиндрическим индентором радиусом 2 мм, повернутым относительно вектора скорости выглаживания на угол, равный 63°, при следующих режимах: сила равнялась Р=150Н, скорость V=50 м/мин, S=0,2 мм/об.

Согласно результатам дюрометрии микротвердость образцов на глубине поверхностного слоя до 0,15 мм составила HV≥700 ГПа. После полирующего выглаживания по данным оптической профилометрии шероховатость опорных площадок составила Ra=0,05 мкм, маслоемкость карманов составила 1,277 мкм3/мкм2. Величина отрицательных остаточных напряжений в поверхностном слое детали составляет на глубине до 20 мкм 980…1100 МПа.

Обработка поверхностей деталей из закаленной цементованной стали 20Х обеспечивает формирование опорной поверхности с микронеровностями профиля Ra<0,05 мкм и микротвердостью 440…980 МПа на глубине до 20 мкм. При этом глубина смазочных микровпадин находится в пределах 4…7 мкм, маслоемкость поверхности достигает 1,305 мкм3/мкм2.

Способ формирования плосковершинного микрорельефа деталей трибосопряжений со смазочными микровпадинами, включающий деформирующее профилирование и выглаживание, отличающийся тем, что опорную поверхность детали формируют сферическим индентором и цилиндрическим индентором выглаживающего инструмента, ось которого параллельна вектору скорости выглаживания или составляет с ним некоторый угол, затем формируют смазочные микровпадины деформирующим инструментом, после этого производят полирующее выглаживание.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области упрочняюще-чистовой обработки деталей. Пропускают импульсы электрического тока плотностью энергии импульсов 700-3000 Дж/мм2 в месте контакта деформирующего инструмента с деталью и осуществляют давление деформирующего инструмента на поверхность детали, обеспечивающее пластическую деформацию и упрочнение поверхностного слоя.

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к раскатке дорожек качения колец подшипников качения. Используют раскатку в виде полой оправки с деформирующими элементами в виде шариков, установленными в отверстия, равномерно расположенные на торце полой оправки.

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство для накатывания на станках содержит накатную головку с закрепленным посредством оси роликом, соединенную с державкой, выполненной в виде бруска, одна сторона которой имеет паз, а другая сторона выполнена с возможностью закрепления в резцедержателе станка.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении деталей. Покрывают заготовку смесью глицерина со шламом от абразивной обработки.

Изобретение относится к области металлообработки. Осуществляют электромеханическую высадку поверхности детали с образованием на ней канавок и электромеханическое сглаживание высаженных участков.

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к электромеханической упрочняющей обработке деталей на токарных станках. Фиксируют деталь в центрах токарного станка с помощью поворотной делительной планшайбы, состоящей из корпуса с цилиндрической шейкой, закрепленного на конце шпинделя токарного станка, и поворотного диска, установленного с возможностью углового поворота на цилиндрической шейке корпуса.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного пластического деформирования заготовок. Осуществляют обработку торцовых поверхностей вращающейся заготовки токарным резцом и размещенным с отставанием относительно вершины резца в направлении движения поперечной подачи шаровидным деформирующим элементом.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для чистовой комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием с калиброванием и упрочнением металлических внутренних поверхностей отверстий деталей из сталей и сплавов со статико-импульсным нагружением деформирующе-режущего инструмента.

Изобретение относится к обработке поверхностным пластическим деформированием, а именно к устройствам для обработки выглаживанием изделий в виде поверхностей вращения с использованием в качестве смазки остатков смазочно-охлаждающей жидкости, сохранившихся на поверхности изделия после предыдущей обработки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для финишной отделочно-упрочняющей обработки поверхностей с использованием энергии ультразвуковых колебаний.

Изобретение относится к ультразвуковым инструментам для деформационной обработки. Инструмент содержит корпус с ручкой и направляющими скольжения, в которых установлен с возможностью осевого возвратно-поступательного движения стакан с фланцем и насадкой. В стакане закреплен ультразвуковой преобразователь, соединенный с трансформатором колебательной скорости. На насадке закреплена своим цилиндрическим концом державка. В державке с возможностью возвратно-поступательного движения установлены бойки, торцы которых контактируют с торцом трансформатора скорости. Во фланец стакана упирается пружина. Между пружиной и торцевой поверхностью корпуса размещена подвижная втулка, оснащенная штифтами, которые входят в фигурные пазы, выполненные в корпусе с возможностью фиксации осевого перемещения втулки в трех положениях. Державка с бойками зафиксирована от осевого перемещения с помощью шарикового пружинного фиксатора, шарик которого входит в одну из лунок, выполненных на цилиндрическом конце державки. В результате расширяются функциональные возможности. 2 ил.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке деталей методами поверхностного пластического деформирования. Осуществляют внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность и его перемещение по обрабатываемой поверхности. Внедрение деформирующего элемента осуществляют с контактным давлением Рк, величину которого определяют по формуле: Рк=9σsD(hу+hп), где σs - предел текучести, D - диаметр шара, hу - упругая деформация, hп - пластическая деформация. В результате повышается качество поверхностного слоя детали. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при поверхностном пластическом деформировании цилиндрических и торцовых поверхностей. Осуществляют обработку вращающейся заготовки сферическим деформирующим элементом более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки. Сферический деформирующий элемент установлен на опорных шариках в акустическом концентраторе, через осевой канал которого подводят смазочно-охлаждающую жидкость. При этом сообщают деформирующему элементу и смазочно-охлаждающей жидкости амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты. В результате повышается производительность, снижается усилие деформирования, улучшается теплоотвод из зоны обработки и формируются остаточные напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к упрочнению металлических деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Осуществляют зажатие детали снизу и сверху по ее краям посредством установленных в раме вращающихся прижимных валов. Располагают деталь на вращающемся опорном валу. Осуществляют упругий изгиб детали. Упрочняют упруго изогнутую деталь со стороны ее выпуклой растянутой поверхности при помощи приспособления для поверхностного пластического деформирования. В результате повышается эффективность упрочнения металлических деталей машин. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при поверхностном пластическом деформировании маложестких заготовок с криволинейными поверхностями. Устанавливают на опорных шариках в акустических концентраторах напротив друг друга по обе стороны заготовки сферические деформирующие элементы. Подводят СОЖ через осевые каналы, выполненные в акустических концентраторах. При этом сферическим деформирующим элементам и СОЖ сообщают амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты. В результате снижается усилие деформирования и сопротивление пластической деформации материала поверхностного слоя заготовки, уменьшается контактная температура в зоне обработки. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для ультразвукового упрочнения деталей типа тел вращения на станках с ЧПУ. Устройство содержит корпус, акустическую систему, состоящую из преобразователя, соединенного с волноводом, на торцевой части которого закреплен излучатель ультразвука. Акустическая система соосно закреплена во внутреннем гнезде полого поршень-штока, имеющего две опорные наружные цилиндрические поверхности, большего и меньшего диаметров. Опорная поверхность поршень-штока большего диаметра сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, а опорная поверхность поршень-штока меньшего диаметра - с внутренней цилиндрической поверхностью направляющей втулки. Направляющая втулка установлена в корпусе и предназначена для настройки усилия обработки с помощью установленного в корпусе датчика давления путем регулировки длины замкнутой гидравлической полости, образованной рабочим торцом поршень-штока, торцом направляющей втулки, внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и наружной поверхностью поршень-штока, имеющего меньший диаметр. На опорной поверхности поршень-штока меньшего диаметра установлена пружина сжатия, один торец которой соприкасается с рабочим торцом поршень-штока, а другой - с торцом направляющей втулки. Жесткость упомянутой пружины сжатия k выбирается из соотношения k < p S Δ , где p - давление в замкнутой гидравлической полости, S - площадь рабочего торца поршень-штока, Δ - смещение поршень-штока под действием усилия со стороны обрабатываемой поверхности детали. В результате обеспечивается стабильность обработки партии деталей на станке с ЧПУ. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для пластического деформирования кромок двутавров. Устройство содержит обминающие ролики, имеющие галтель для пластического деформирования каждой кромки двутавра и выполненные из материала с твердостью выше, чем материал заготовки двутавра. По меньшей мере один упомянутый обминающий ролик имеет коническую форму и его ось расположена под углом к плоскости полки двутавра так, что при пластическом деформировании кромок одной полки двутавра обминающие ролики не мешали движению второй полки двутавра. В результате кромки двутавра выполняются со скругленным гладким краем, а также обеспечивается их упрочнение. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке щеточными машинами. Последняя содержит вращающийся от привода держатель щетки, кольцевую щетку, имеющую фланец с направленной наружу щетиной, и стопорное устройство, погруженное во вращающийся фланец со щетиной. Стопорное устройство выполнено в виде шлифовального круга с возможностью обеспечения дополнительно к функции останова щетины также функции шлифования щетины. Различие между этими функциями устанавливается в соответствии с направлением вращения кольцевой щетки и/или в соответствии с положением стопорного устройства по отношению к фланцу со щетиной. В результате упрощается конструкция щеточной машины. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке цилиндрических поверхностей деталей выглаживанием. Осуществляют вращательное движение детали и продольное перемещение алмазного выглаживающего инструмента. Выглаживающему инструменту сообщают одновременно возвратно-качательное движение в основной кинематической плоскости обработки и вращательное движение вокруг своей оси. В результате расширяются технологические возможности и повышается износостойкость выглаживающего инструмента. 2 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при финишной обработке поверхностей прецизионных деталей. Способ включает предварительную обработку заготовки с обеспечением макрогеометрии ее поверхности и последующее формирование на ней маслоудерживающего рельефа, который формируют на станке с ЧПУ путем нанесения сферической фрезой взаимно перпендикулярных канавок с параметрами, обеспечивающими получение толщины смазочной пленки не менее 5 мкм, приходящейся на единицу площади обрабатываемой поверхности. Обеспечивается получение оптимальной равномерной маслоудерживающей поверхности на всей плоскости детали.
Наверх