Способ обработки цилиндрических деталей

 

Использование: изобретение относится к области механической обработки материалов, а именно к упрочнению поверхностей методом поверхностного пластического деформирования и приданию особых свойств, может быть использовано в различных областях машиностроения. Сущность: в способе обработки цилиндрических деталей осуществляют поверхностное пластическое деформирование вращающейся детали роликом с постоянным радиальным усилием при сообщении ему движения подачи вдоль оси детали, при этом ролику придают колебательные движения посредством линейного шагового привода относительно плоскости, перпендикулярной оси обрабатываемой детали, и дополнительно осуществляют возможность совершать возвратно-поступательные перемещения, параллельные его основному. Изобретение обеспечивает возможность формирования регулярного микрорельефа при обработке детали, позволяющего повысить усталостную прочность и стойкость к поверхностному истиранию, повысив этим качество поверхности обработанного материала.

Изобретение относится к области механической обработки материалов, а именно к упрочнению поверхностей методом поверхностного пластического деформирования и приданию особых свойств, может быть использовано в различных областях машиностроения.

Известен способ обработки деталей, при котором на поверхность наносят рельеф в виде периодических кольцевых канавок вдоль оси детали радиальным перемещением инструмента, при повышении качества и геометричности щелевых уплотнений прецизионных пар, имеющих радиальный зазор 3-6 мкм, рельеф выполняют в виде микроканавок глубиной 0,5-1,5 мкм.

Признаки совпадающие - на поверхность наносят рельеф в виде периодических кольцевых канавок вдоль оси детали радиальным перемещением инструмента (См. авторское свидетельство 1339007, В 24 В 39/00, бюл. 35, 1987 г.).

Причины, препятствующие поставленной задаче, состоят в том, что нет возможности сформировать регулярный микрорельеф в виде пересекающихся волн заданной амплитуды и шага, а также их изменения в процессе работы.

Известен способ упрочнения металлических поверхностей по авт. св. 1192952, отличающийся тем, что с целью повышения производительности деформирующему инструменту дополнительно сообщают колебательное движение в направлении, перпендикулярном его возвратно-поступательному перемещению вдоль оси, при этом частоту колебательного движения деформирующего инструмента выбирают равной 0,0005-0,025 частоты возвратно-поступательного перемещения деформирующего инструмента (См. авторское свидетельство 1263510, В 24 В 39/04, бюл. 38, 1986 г.).

Признаки совпадающие - осуществляют поверхностное пластическое деформирование детали деформирующим инструментом, дополнительно сообщают колебательное движение вдоль оси детали.

Причины, препятствующие поставленной задаче, состоят в том, что нет возможности сформировать регулярный микрорельеф в виде пересекающихся волн заданной амплитуды и шага, а также их изменения в процессе работы.

За прототип принят известный способ обработки цилиндрических деталей, при котором осуществляют поверхностное пластическое деформирование вращающейся детали коническим роликом с постоянным радиальным усилием при сообщении ему движения подачи вдоль оси детали, при этом за счет обеспечения заданной направленности физико-механических и геометрических свойств поверхностного слоя детали пластическое деформирование осуществляют с переменным удельным давлением, причем конический ролик устанавливают перпендикулярно оси обрабатываемой детали и сообщают ему дополнительное движение подачи, перпендикулярное его основному перемещению и касательное к обрабатываемой поверхности.

Признаки совпадающие осуществляют поверхностное пластическое деформирование вращающейся детали роликом с постоянным радиальным усилием при сообщении ему движения подачи вдоль оси детали, причем конический ролик устанавливают перпендикулярно оси обрабатываемой детали и сообщают ему дополнительное движение подачи. (См. авторское свидетельство 1353596, В 24 В 39/04 бюл. 43, 1987 г.) Причины, препятствующие поставленной задаче, состоят в том, что нет возможности сформировать регулярный микрорельеф в виде пересекающихся волн заданной амплитуды и его изменения в процессе работы.

Задачей настоящего изобретения является возможность сформировать регулярный микрорельеф при обработке детали, позволяющий повысить усталостную прочность и стойкость к поверхностному истиранию, повысив качество поверхности обработанного материала.

Технический результат заключается в том, что при данном способе обработки цилиндрических деталей на поверхность вращающейся детали наносят регулярный микрорельеф поверхностным пластическим деформированием роликом с постоянным радиальным усилием при сообщении ему движения подачи вдоль оси детали, при этом ролик совершает колебательные движения посредством линейного шагового привода относительно плоскости, перпендикулярной оси детали, и дополнительно имеет возможность совершать возвратно-поступательные перемещения, параллельные его основному.

Это позволяет сформировать регулярный микрорельеф детали в виде пересекающихся волн заданной амплитуды и шага, а также их изменения в процессе обработки.

Способ обработки заключается в нанесении на поверхность вращающейся детали регулярного микрорельефа поверхностным пластическим деформированием роликом с постоянным радиальным усилием при сообщении ему движения подачи вдоль оси детали, ролик кинематически связан с шаговым приводом линейного перемещения, совершает колебательные перемещения относительно плоскости, перпендикулярной оси детали, при этом дополнительно имеет возможность возвратно-поступательного смещения в сторону воздействия привода шагового линейного перемещения, т.е. параллельно основному. Таким образом, осуществляется изменение амплитуды нанесения волны и ее шага и имеется возможность наносить регулярный микрорельеф переменной плотности как по амплитуде, так и по шагу, задавая и изменяя его параметры в процессе обработки. Это позволяет придать материалу поверхностного слоя обрабатываемой детали особые свойства, а именно повысить усталостную прочность и стойкость к поверхностному истиранию как за счет наносимого регулярного микрорельефа, так и созданием направленной текстуры материала поверхностного слоя обрабатываемой детали. Дополнительно способствует удержанию и распределению смазки на поверхности - созданию "масляных карманов", - что способствует повышению длительности работы детали. Применение разработанного способа обработки цилиндрических деталей при изготовлении, например, штоков гидрокопировальных станков мод. 1722 повысило их износостойкость в два раза.

В качестве одного из устройств, посредством которого возможно осуществить предлагаемый способ обработки цилиндрических деталей, может быть известное устройство для упрочняющего обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус, шаговый привод линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов и деформирующий ролик, кинематически связанный с шаговым приводом линейного перемещения, при этом оно снабжено сферическим шарниром, осью, упругими элементами и серьгой, в корпусе выполнены направляющие пазы, в которых смонтирована серьга, кинематическая связь деформирующего ролика с шаговым приводом линейного перемещения осуществлена посредством указанной серьги, при этом деформирующий ролик установлен между двумя упругими элементами с возможностью колебательного перемещения относительно плоскости, перпендикулярной оси обкатываемой детали, с периодическим смещением зоны контакта и смонтирован на сферическом шарнире, установленном на оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, параллельном воздействию шагового привода за счет упругих элементов.

Решение о выдаче патента на изобретение от 14.03.02 по заявке 2001101668/02 от 17.01.01.

Формула изобретения

Способ обработки цилиндрических деталей, при котором осуществляют поверхностное пластическое деформирование вращающейся детали роликом с постоянным радиальным усилием при сообщении ему движения подачи вдоль оси детали, отличающийся тем, что ролику придают колебательные движения посредством линейного шагового привода относительно плоскости, перпендикулярной оси обрабатываемой детали, и дополнительно осуществляют возможность совершать возвратно-поступательные перемещения, параллельные его основному.