Способ изготовления деталей с покрытиями

 

Использование: в машиностроении для изготовлении цилиндрических деталей с покрытиями. Сущность изобретения: для повышения качества деталь с покрытием обрабатывают со смещением под углом р относительно фазового положения эксцентриситета подложки Величина угла р рассчитывается по зависимости, устанавливающей взаимосвязь между эксцентриситетом подложки, эксцентриситетом готовой детали и дополнительным смещением на последней операции: О о Ъ V arccos(e +е -А1/2 е е . где с - эксцентриситет подложки; с - дополнительное смещение заготовки на последней операции; Л - эксцентриситет готовой детали. 1 ил.

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

: О jg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

СР

CO

4 ь О

1© (21) 5022751/08 (22) 220192 (46) 30.1293 Бюл. Na 47-48 (75) Татаркин ЕЮ„Ситников АА (73) Алтайский государственный технический университет (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С

ПОКРЫТИЯМИ (57) Иатользование: в машиностроении для изготовлении цилиндрических деталей с покрытиями

Сущность изобретения дпя повышения качества деталь с покрытием обрабатывают со смещением (19) RU (и) 2004991 С1 (51) 5 В23В1 00 под углом у относительно фазового положения эксцентриситета подложки. Величина угла р рассчитывается по зависимости, устанавливающей взаимосвязь между эксцентриситетом подложки, эксцентриситетом готовой детали и дополнительным смещением на последней операции: г г у =arccos(c +c -Ь >/2 е ° е, где с — эксцент1 2 Э 1 2 1 риситет подложки; c — дополнительное смещение г» заготовки на последней операции; Ь вЂ” эксцентриэ ситет готовой детали. 1 ил.

2004991

10 + г

30 max min 2 . +

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении цилиндрических деталей с покрытиями.

Существуют способы изготовления деталей с покрытиями, которые включают подготовку поверхности детали (подложки) к напылению, нанесение покрытия, последующую финишную обработку. Недостатком указанных способов является то, что основное внимание уделяется в них обеспечению физико-механических свойств поверхностного слоя, тогда как на эксплуатационные свойства детали влияет еще и колебание толщины остаточного слоя покрытия, которое может привести к значительному сокращению ресурса работы изделия.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ круглого шлифования с адаптивным управлением точностью формы поперечного сечения детали, согласно которому контролируют эксцентриситет обрабатываемой заготовки и перед шлифованием создают дополнительный эксцентриситет между осью вращения и центром. заготовки, и осуществляют шлифование в таком виде.

Однако экспериментально установлено, что прочность покрытия более чем в 10 раз меньше прочности сплошного материала, поэтому обработка покрытий сопровождается незначительными упругими деформациями, В результате эффект повышения производительности устранения исходного эксцентриситета при известном способе за счет большего сьема металла на участках большего радиуса-вектора вследствие увеличения натяга в системе СПИД и сил резания теряет всякий смысл для детали с покрытием, так как и без смещения можно получить требуемый остаточный эксцентриситет практически за один проход.

Одно из назначений способа — зто устранение эксцентриситета, но для детали с покрытием полное устранение эксцентриситета на окончательной стадии обработки приведет к колебанию толщины покрытия, которое будет равно удвоенному эксцентриситету подложки, а так как подложку обычно получают после однократного точения, то и колебание толщины остаточного слоя покрытия будет лежать в пределах 0,1...0,3 мм, что значительно сократит долговечность детали (при общей толщине покрытия 0,5...1 мм}.

Цель изобретения достигается тем, что при известном способе изготовления деталей с покрытиями, включающем контроль эксцентриситета подложки, нанесение покрытия и создание перед обработкой дополнительного смещения, дополнительное смещение задают равным половине величины колебания остаточного слоя покрытия под углом р к эксцентриситету подложки, и в таком положении производят окончательную обработку до получения номинального размера, причем угол между дополнительным смещением и эксцентриситетом подложки определяют по зависимости: где е — эксцентриситет подложки:

E2- — дополнительное смещение заготовки на последней операции;

Ь вЂ” эксцентриситет готовой детали, На чертеже изображена схема формирования толщины покрытия и эксцентриситета готовой детали.

Использование предлагаемого способа изготовления деталей с покрытиями обеспечивает уменьшение колебания толщины остаточного слоя покрытия при значительном сокращении затрат на изготовление подложки.

Колебание толщины остаточного слоя покрытия непосредственно зависит от величины смещения заготовки на последней операции e2: где биост А>ст cooT88TGTBeHHD макси. мальная и минимальная толщина остаточного слоя покрытия;

Лт — колебание толщины покрытия.

Как видно из чертежа, если центр вращения детали на последней операции О> будет совпадать с центром поверхности подложки 1 (точка Ол), в этом случае @- О, тогда после удаления слоя покрытия 2 колебание толщины остаточного слоя 3 будет равно О. Однако при этом эксцентриситет детали будет равен эксцентриситету подложки е1, Поэтому, чтобы получить качественную деталь необходимы дополнительные затраты на этапе изготовления подложки, так как эксцентриситет подложки должен быть равен зксцентриситету готовой детали. В другом случае, когда центр вращения (точка Ов) совпадает с центром базовой окружности 06 (например, центровые отверстия) ег =.в1, получим колебание толщины покрытия, равное удвоенному эксцентриситету подложки (/4ст =2 1), а остаточный эксцентриситет готовой детали будет равен О, Для этого варианта изготов2004991

10

55

5 ления детали с покрытием также необходимы дополнительные затраты на изготовление подложки, эксцентриситет подложки не должен превышать половины величины колебания толщины остаточного слоя покры ост тия е1 = —.

Таким образом, изменяя величину и направление смещения Ю, можно управлять (обеспечивать) сразу двумя параметрами, а именно колебанием толщины остаточного слоя покрытия Ь т и эксцентриситетом готовой детали 6,. В общем виде взаимосвязь трех параметров е, е, Ье можно записать

Я =3+3 — 2 ° е ez - соз р. (2)

В этом выражении величины h, A, E2 известны, так как являются исходными данными, а угол р между дополнительным смещением е2 и эксцентриситетом ez находится по зависимости:

+, 2 агссО (2 е ° ) (3)

Способ изготовления деталей с покрытиями реализуется следующим образом.

Перед напылением производят измерение профиля подложки, определение ее эксцентриситета и фиксацию его фазового положения. После этого наносят покрытие и на основе исходных данных из формулы рассчитывают дополнительное смещение ю .

За ем по формуле ez = — рассчитывают

А

2 дополнительное смещение @. Затем по

3+4- . .,2 формуле р = ar ccos (,. ) опреде2 81 82 ляют угол ф между дополнительным смещением ez и эксцентриситетом подложки 1.

После этого деталь устанавливают в приспособлении со смещением е под углом ф K 81 и в таком положении производят окончательнуюю обработку.

Пример. Необходимо изготовить деталь "кольцо" с плазменно-напыленным бронзовым покрытием ПГ-19М-01, материал подложки — сталь 30.

Исходные данные:

Диаметр детали с покрытием 0 76мм

Толщина. остаточного слоя покрытия Ьок 0,7 мм

Колебание толщины покрытия Аоот 0,04 мм

Эксцентриситет готовой детали Ье 0,04 мм.

Перед напылением измеряют профиль поперечного сечения подложки на микроскопе УИМ-21, определяют ее эксцентриси15

45 тет å - 0,05 мм, фиксируют на детали с помощью рисок его фазового положения. Подложку подготавливают к напылению и наносят покрытие.

Затем из формулы (1) рассчитывают ве- . личину дополнительного смещения заготовки на последней операции ez. ст 0,04 — — — =0,02 мм.

2 2

Далее по формуле (3) рассчитывают угол тр:

p=arccos(+ ) =

2 ° е1 @

0,05 +0,02 — 0,04

=агссоз (2 . 0,05 0,02 ) =.49,5 .

Деталь устанавливают на оправку с регулируемым эксцентриситетом так, чтобы обеспечить у=49,5о и е2-20 мкм. Обработку детали ведут на токарном станке

16К20ФЗ на следующих режимах: скорость резания V= 0,85 м/с; продольная подача S- 0,9 мм/об; глубина резания t = 0,5 м.

В результате изготовления детали по предлагаемому способу и последующим измерением было получение ® = 37 мкм

-0,037 мм, гроот - 39 мкм - 0,039 мм. Расхождение заданных и полученных значений можно отнести к погрешности установки детали на оправке.

В то же время результаты измерения другого кольца, которое было изготовлено при тех же исходных данных и на том же оборудовании, но по традиционной технологии с базированием по внутреннему диаметру. кольца без дополнительного смещения показали боот - 104 мкм.

Таким образом, при одинаковом эксцентриситете подложки я1- 0,05 мм колебание толщины покрытия при предложенном способе почти в 3 раза меньше, чем при известных, Для того, чтобы изготовить деталь по традиционной технологии с требуемыми точностными показателями, эксцентриситет подложки должен быть равен 20 мкм, что в 2 раза точнее по сравнению с предлагаемым способом и соответственно менее выгодно. (56) Харламов Ю.А. Обработка резанием деталей с покрытиями. Технология и оборудование обработки металлов резанием:

Обзор. информ. ВНИИТЭМР. Вып. 6. M.:.

1990. с.68, 15 ил.

Авторское свидетельство СССР

hb 770754, 1978.

Кудинов В.В. и Иванов В.М, Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М„Машиностроение. 1981, с.192 .

2004991

Составитель Е,Татаркин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор A.oáðó àÐ

Редактор А,Бер

Заказ 3416

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

С ПОКРЫТИЯМИ, при котором контролируют экс цент риситет подложки, наносят покрытие и создают перед механической обработкой дополнительное смещение, отличающийся тем, что дополнительное смещение задают равным половине величины колебания остаточного слоя покрытия под углом р к эксцентриситету подложки и в таком положении производят окончательную обработку до получения номинального размера, причем угол между дополнительным смещением и эксцентриситетом подложки определяют по зависимости о=агссоа ——

Д 4- . —

2 г> гг где я1- эксцентриситет подложки: г2 - дополнительное смещение заготовки на последней операции;

Л - эксцентриситет.готовой детали.