Способ раскатывания деталей шаровым инструментом



Способ раскатывания деталей шаровым инструментом

 


Владельцы патента RU 2542214:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") (RU)

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 отделочно-упрочняющей обработке деталей методами поверхностного пластического деформирования (ППД), в частности к раскатыванию отверстий в деталях, валов, втулок и пр., и может быть использовано в авиадвигателестроении, турбостроении, судостроении, автомобилестроении и других областях техники при изготовлении и ремонте цилиндрических полых деталей и деталей с отверстиями.

Под раскатыванием понимается качение инструмента (шара) по внутренней обрабатываемой поверхности [Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, с.13].

Известен способ раскатывания деталей шаровым инструментом, включающий внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность с контактным давлением Рк, обеспечивающим необходимую глубину внедрения, и его перемещение по обрабатываемой поверхности, при этом величину нормальной силы Рн определяют по формуле

где

Рк - контактное давление;

R - радиус деформирующего инструмента;

α - угол вдавливания, зависящий от свойств материала, размеров детали и инструмента (см. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. 14, 15, 147 с.).

Известно, что от правильно заданного контактного давления Рк зависят эксплуатационные свойства; неудачный выбор данного параметра может вызвать частичное разрушение поверхности (отслаивание) и понизить долговечность детали (изделия) в целом (см. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. 14, 15 с.).

Величину контактного давления Рк, входящую в формулу (1), для каждого конкретного изделия определяют экспериментальным путем, используя несколько партий опытных образцов, несмотря на это величина контактного давления Рк является приблизительной, что снижает качество поверхностного слоя и, как следствие, отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах детали (изделия) в целом.

Технический результат заявленного изобретения - повышение эксплуатационных свойств путем повышения качества поверхностного слоя детали.

Под качеством поверхностного слоя понимают шероховатость, глубину и степень наклепа, характер и величину остаточных напряжений (см. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978, 144 с.).

Указанный результат достигается тем, что в способе раскатывания деталей шаровым инструментом, включающем внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность с контактным давлением Рк, обеспечивающим необходимую глубину внедрения, и его перемещение по обрабатываемой поверхности, согласно изобретению, величину контактного давления Рк определяют по формуле

где

σs - предел текучести;

D - диаметр шара;

hу - упругая деформация;

hп - пластическая деформация.

Данная формула учитывает физико-механические свойства материала деталей и параметры обработки, что позволяет ее использовать для каждого конкретного случая, исключая при этом проведение эксперимента.

На чертеже изображена схема внедрения деформирующего элемента в виде шара в поверхность детали.

На чертеже обозначены: шар 1, обрабатываемая деталь - вал 2, dотп. - диаметр отпечатка, hу - величина упругой деформации; hп - величина пластической деформации.

Реализация способа рассмотрена на примере раскатки внутреннего диаметра вала компрессора авиационного газотурбинного двигателя при необходимой глубине деформированного слоя δн=1 мм из материала ЭИ961Ш.

В качестве шарового инструмента выбирают упругий одношаровой раскатник. Устройство для раскатывания (раскатник) и способ его работы стандартны (см., например, Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, с.57). В зависимости от заданной глубины деформированного слоя выбирают размер деформирующего устройства - шар с диметром D, равным 15 мм, назначают режим обработки, рассчитывают контактное давление Рк по формуле (2) и в зависимости от величины контактного давления Рк определяют величину нормальной силы.

Величину контактного давления Рк рассчитывают следующим образом.

По известной формуле

где

δн - заданная глубина деформированного слоя;

dотп. - диаметр отпечатка.

(Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, с.18) определяют диаметр отпечатка:

dотп.н:1,5=1,0:1,5=0,666≈0,7 мм

По известным формулам определяют:

величину упругой деформации hy

где

D - диаметр шара;

σs - предел текучести; в конкретном примере σs=85 кГс/мм2E - модуль упругости;

в конкретном примере Е=20000 кГс/мм2

hу=2,4(D:2)(2σs:E)2=2,4×(15:2)×(2×85:20000)2=0,0013 мм=1,3 мкм

- величину пластической деформации hп

где

rотп. - радиус отпечатка;

D - диаметр шара.

hп=(rотп.)2:D=(0,35)2:15=0,008 мм=8,0 мкм

Вычисляют по формуле (2) величину контактного давления:

Рк=9σsD (hy+hп)=9×85×15(0,0013+0,008)-106 кГс

По величине контактного давления либо рассчитывают величину нормальной силы Рн, либо данную величину определяют по табличным данным.

Далее осуществляют операцию раскатывания.

Деталь 2 (вал) закрепляют в шпинделе горизонтального токарного станка и придают ей вращательное движение. С помощью вспомогательных элементов раскатника (шток, пружина, передаточные шарики, поворотная гайка) и деформирующего устройства - шара 1 (изготовленного, например, из подшипниковых сталей ШХ15, ШХ20СТ и др.) устанавливают величину нормальной силы Рн в соответствии с расчетной величиной контактного давления Рк. Затем раскатник с шаром 1 подводят к вращающейся детали 2, шар 1 внедряют в обрабатываемую поверхность детали 2 (вала) на глубину внедрения Н=0,009 мм для обеспечения требуемой глубины деформированного слоя δн=1 мм и осуществляют продольное перемещение шара по обрабатываемой поверхности. При этом, при перемещении деформирующего элемента - шара - по обрабатываемой поверхности контролируют величину нормальной силы в пределах Рн±5% (Рн плюс или минус 5%), не допуская выхода за этот предел с помощью изменения.

В противном случае невозможно обеспечить должного качества обрабатываемой поверхности.

По окончании процесса раскатывания раскатник отводят в исходное положение, а деталь снимают со станка.

Способ раскатывания деталей шаровым инструментом, включающий внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность с контактным давлением Рк, обеспечивающим необходимую глубину внедрения, и его перемещение по обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что величину контактного давления определяют по формуле
Рк=9σsD(hу+hп), где
σs - предел текучести;
D - диаметр шара;
hу - упругая деформация;
hп - пластическая деформация.



 

Похожие патенты:

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.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для формирования плосковершинного микрорельефа деталей трибосопряжений со смазочными микровпадинами.

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 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.

Изобретение относится к упрочняющей обработке деталей. Обеспечивают пропускание в месте контакта деформирующего инструмента с деталью импульсов электрического тока. Осуществляют давление деформирующего инструмента на поверхность детали и воздействие на деформирующий инструмент ультразвуковых колебаний. В месте контакта деформирующего инструмента с деталью пропускают электрический ток с плотностью i<i min, где i min - плотность электрического тока, при которой в материале детали происходят фазовые превращения, приводящие к образованию упрочненного поверхностного слоя с высокодисперсным мартенситом - белым слоем. Ультразвуковые колебания совершают с амплитудой а=p a/2πρ·ν·c, где р а - акустическое давление, создающее пластическую деформацию на заданную глубину поверхностного слоя; ρ - плотность обрабатываемого материала; ν - частота ультразвуковых колебаний; с - скорость распространения ультразвуковых волн в обрабатываемом материале. В результате повышается контактная выносливость и долговечность деталей. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к упрочнению металлических втулок. Осуществляют фиксацию торцов полой заготовки. Вращают полую заготовку. Нагревают внутреннюю поверхность полой заготовки до температуры, не достигающей температуры рекристаллизации материала заготовки. Осуществляют обкатку ее наружной поверхности путем возвратно-поступательного осевого перемещения роликовой матрицы. Используют роликовую матрицу, состоящую из одного или более роликов, один из которых имеет участок большего диаметра. В результате обеспечивается увеличение глубины упрочненной зоны заготовки. 1 ил., 1 пр.
Наверх