Способ обработки детали поверхностным пластическим деформированием
Авторы патента:
Использование: обработка металлов давлением, в частности упрочняющая обработка различных деталей машин. Сущность изобретения: в процессе обработки в обрабатываемом материале создают дополнительные напряжения кручения, направление которых противоположно направлению тангенциальной составляющей силы обкатки. В результате такого воздействия уменьшается температура в зоне деформации, повышаются износостойкость и усталостная прочность. 2 ил. 1 табл.
Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к процессам финишной обработки поверхностей деталей машин.
Известен способ обработки детали поверхностным пластическим деформированием, при котором обрабатываемой детали сообщается вращение, а деформирующий инструмент прижимают к обрабатываемой поверхности с определенным усилием, сообщая ему продольную подачу [1] Недостатком известного способа обработки детали поверхностным пластическим деформированием является низкое качество обработанной поверхности, которое выражается в неравномерном распределении физико-механических свойств материала поверхностного слоя и его неоднородном микрорельефе. Известен способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием, при котором инструменту сообщают ультразвуковые колебания с изменяющейся амплитудой и перемещают его эквидистантно обрабатываемой поверхности, а детали вращение с образованием на ней регулярного микрорельефа, причем амплитуду ультразвуковых колебаний изменяют ступенчато в зависимости от требуемого параметра микрорельефа, размеров детали и угловой скорости ее вращения [2] Недостатком известного способа упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием является низкая стойкость инструмента при высокой энергоемкости процесса обработки. Известен способ обработки поверхностным пластическим деформированием, при котором детали сообщают вращение, а цилиндрический инструмент прижимают к обрабатываемой поверхности с постоянным усилием деформирования и осуществляют его покачивание вокруг оси, проходящей по нормали к обрабатываемой поверхности через центр пятна контакта инструмента с деталью, причем для образования регулярного рельефа в виде наклонных канавок осуществляют поворот цилиндрического инструмента в сторону канавок, а угол поворота выбирают больше предельного угла покачивания инструмента в другую сторону [3] Указанный способ обработки детали поверхностным пластическим деформированием принят за прототип. Недостатком известного способа обработки детали поверхностным пластическим деформированием является невысокая эффективность процесса, которая выражается низкой производительностью обработки и низкой стойкостью инструмента, обусловленной поворотом его и принудительным покачиванием при пластическом деформировании металла. Задачей изобретения является повышение эффективности способа обработки детали поверхностным пластическим деформированием. Для достижения технического результата в поверхностном слое вала в процессе обкатки в направлении, противоположном тангенциальной составляющей силы обкатывания, создают напряжения кручения, максимальную величину которых определяют по формуле













D диаметр обрабатываемой детали, мм. Сущность способа состоит в том, что в обрабатываемом материале в процессе поверхностной пластической деформации создают дополнительные напряжения кручения, направление которых противоположно направлению возникающей тангенциальной составляющей силы обкатки. Создаваемые напряжения кручения снижают величину тангенциальной составляющей силы обкатки, в результате чего уменьшается температура в зоне пластических деформаций, так как тепло деформации при отделочно-упрочняющей обработке деталей пропорционально тангенциальной силе (с. 18). Уменьшаются потери работы деформации на трение; происходит перераспределение дислокации кристаллической решетки металла, приводящее к повышению статистической однородности качественных показателей поверхностного слоя обработанной детали. Уменьшается высота неровностей обработанной поверхности. В результате повышаются износостойкость и усталостная прочность металлов и стойкость упрочняющего инструмента. Создаваемые напряжения кручения не должны вызывать в обрабатываемом материале лавинного образования и перемещения дислокаций по плоскостям скольжения, что привело бы к резкому возрастанию тангенциальной составляющей силы обкатки и снижению эффективности отделочно-упрочняющей обработки. Поэтому величина создаваемых в обрабатываемом материале максимальных напряжений кручения должна назначаться с учетом типа кристаллической решетки материала, характеризуемой коэффициентом компактности элементарной ячейки, состояния дислокационной структуры материала, полученного на предыдущей операции механической обработки и выражаемого через показатель дислокационной насыщенности обрабатываемого материала K











Wр полярный момент сопротивления; для сплошного сечения обрабатываемого вала диаметром D Wp

Максимальная величина прикладываемого к обрабатываемому валу крутящего момента Мкр равна
Mкр= Pт


Рт/Рн 0,07-0,12, где Рн нормальная составляющая силы обкатки (I, с. 12-13). Но Рн 2




R приведенный радиус кривизны контактирующих поверхностей;

Мкр (0,07-0,12)










Практическое осуществление способа обработки детали поверхностным пластическим деформированием сводится к закреплению детали в приспособлении (например, трехкулачковом патроне передней бабки токарного станка); создании при помощи дополнительного устройства в обрабатываемом материале напряжения кручения (например, в результате создания крутящего момента на противоположном конце обрабатываемого вала, закрепленном в трехкулачковом патроне специального устройства, установленном на месте задней бабки токарного станка); подводе к обрабатываемому валу отделочно-упрочняющего инструмента; создании необходимого усилия деформирования, обусловленного требуемой толщиной упрочненного слоя






Формула изобретения



где Gм предел текучести обрабатываемого материала, кг/мм2;
R приведенный радиус кривизны контактирующих поверхностей, мм;


K


K



K -коэффициент компактности элементарной ячейки кристаллической решетки обрабатываемого материала;
D диаметр обрабатываемой детали, мм.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях при отделочно-упрочняющей совмещенной обработке резанием и поверхностно-пластическим деформированием (ППД) деталей типа валов при точении и втулок при растачивании
Обкатный блок // 2037390
Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции устройств для упрочнения поверхностей деталей металлургических машин методом высокоскоростного циркуляционного трения
Способ изготовления лопаток // 2025262
Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению лопаток газотурбинных и т.п
Изобретение относится к машино- и приборостроению, а именно - к инструментам для поверхностного пластического деформирования наружных поверхностей
Способ обработки нежестких валов // 2021098
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке поверхностным пластическим деформированием нежестких валов
Инструмент для упрочняющей обработки // 2047468
Инструмент для упрочняющей обработки // 2047468
Изобретение относится к комбинированной формообразующей и отделочно-упрочняющей обработке поверхностей, конкретно к способам деформирующе-выглаживающего прошивания прецизионных отверстий в радиально-неравножестких заготовках
Изобретение относится к комбинированной формообразующей и отделочно-упрочняющей обработке поверхностей, конкретно к способам деформирующе-выглаживающего прошивания прецизионных отверстий в радиально-неравножестких заготовках
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях при отделочно-упрочняющей совмещенной обработке резанием и поверхностно-пластическим деформированием (ППД) деталей типа валов при точении и втулок при растачивании
Изобретение относится к машиностроению, а именно к инструментам для обработки глубоких отверстий, в частности гильз гидроцилиндров
Обкатный блок // 2037390
Боек устройства для чеканки // 2100176
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в оборудовании для динамического (ударного) упрочнения деталей машин, режущего инструмента и других металлических изделий