Способ поверхностного пластического деформирования

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 машиностроению и может быть использовано при окончательной обработке цилиндрических и торцовых поверхностей заготовок деталей типа тел вращения из различных металлов и сплавов, а также для формирования заданных физико-механических параметров поверхностного слоя, таких как величина остаточных напряжений, микротвердость, шероховатость, размер зерен и фазовый состав.

Существуют способы пластического поверхностного деформирования цилиндрических поверхностей заготовок по патентам РФ №2355826, US №5826453, US №6622570 и US №2009/0178261. В качестве прототипа выбран патент US №5826453. При использовании данного способа трение упрочняющего элемента по поверхности обрабатываемой заготовки вызывает возникновение тепла в зоне обработки, что в свою очередь приводит к ухудшению физико-механических параметров поверхностного слоя или снижению производительности обработки. 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, обеспечения заданной микротвердости, шероховатости, размера зерен и фазового состава путем наложения амплитудно- или частотно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты на деформирующий элемент сферической формы, установленный на опорных шариках 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 индентером, 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 обработки к обрабатываемой цилиндрической или торцевой поверхности заготовки подводят и прижимают с некоторым усилием деформирующий элемент сферической формы, который пластически деформирует и упрочняет поверхностный слой заготовки. Использование амплитудно- или частотно-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 микротвердость, уменьшить высоту микронеровностей, размер зерен и сформировать необходимый фазовый состав.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в наложении на используемый деформирующий элемент сферической формы и на подаваемую через осевой канал в акустическом концентраторе СОЖ амплитудно- или частотно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты. При этом деформирующий элемент, обладающий более высокой твердостью по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, устанавливается вдоль оси заготовки на опорные шарики. Это позволяет формировать заданные физико-механические параметры поверхностного слоя обработанной детали, а также увеличить производительность до 2 раз при сохранении или улучшении требуемых параметров качества поверхностного слоя обработанной детали.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления, заключаются в следующем.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема обработки поверхностным пластическим деформированием. На схеме обозначены:

1 - заготовка;

2 - деформирующий элемент;

3 - опорные шарики;

4 - держатель;

5 - акустический концентратор;

VЗ - скорость вращения заготовки;

VД - скорость вращения деформирующего элемента;

УЗ-колебания - ультразвуковые колебания, модулированные по амплитуде или частоте;

СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость.

Сущность изобретения состоит в том, что обработку цилиндрических или торцовых поверхностей вращающейся со скоростью VЗ заготовки 1 ведут деформирующим элементом 2 сферической формы, имеющим более высокую твердость по сравнению с твердостью обрабатываемого материала и удерживаемым держателем 4 и установленным на опорных шариках 3 в акустическом концентраторе 5, через осевой канал которого в зону обработки подводится СОЖ, при этом деформирующему элементу и СОЖ сообщают амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты.

Способ поверхностного пластического деформирования цилиндрических или торцовых поверхностей, отличающийся тем, что осуществляют обработку вращающейся заготовки сферическим деформирующим элементом более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, установленным 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке деталей методами поверхностного пластического деформирования. Осуществляют внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность и его перемещение по обрабатываемой поверхности.

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 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