Способ обработки наружных поверхностей деталей машин

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН(71) Заявитель ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ АКУСТИКИ НАНБ(72) Авторы Булавин Владимир Алексеевич Клубович Владимир Владимирович Олехнович Валентин Станиславович Сакевич Валерий Николаевич Угодников Андрей Валерьевич(73) Патентообладатель ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ АКУСТИКИ НАНБ(57) Способ обработки наружных поверхностей деталей машин путем ультразвуковой обработки цилиндрическим инструментом, отличающийся тем, что ультразвуковую обработку осуществляют боковой поверхностью цилиндрического инструмента, который устанавливают таким образом, что его ось перпендикулярна оси детали, а величину подачи цилиндрического инструмента определяют из соотношения(1,272),где- радиус цилиндрического инструмента,причем подачу цилиндрического инструмента осуществляют в одном направлении до конца обрабатываемой поверхности, а затем в противоположном направлении, не меняя направления вращения детали.(56)1426764 1, 1988.1291378 1, 1987.1199598 , 1985.93056084 , 1996.2095217 1, 1997. Изобретение относится к области ультразвукового поверхностного пластического деформирования твердых тел и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения износостойкости трущихся деталей машин. Известен способ 1 упрочнения ультразвуком наружных цилиндрических поверхностей деталей, заключающийся в том, что в качестве инструмента выбирают цилиндрический ролик, образующую которого располагают параллельно образующей цилиндрической детали, а его ось располагают под углом к оси детали и дополнительно сообщают ему принудительное вращение относительно собственной оси и угловое возвратно-поступательное перемещение 5643 1 по образующей детали, а ультразвуковые колебания передают на две зоны цилиндрического ролика, отстоящих от центра пятна контакта цилиндрического ролика с деталью на расстоянии не менее чем величина хода цилиндрическою ролика вдоль своей оси. Недостатком известного способа является невозможность получить необходимый микрорельеф на поверхности обрабатываемой детали. Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, что на поверхности детали необходимо получить регулярный ромбовидный микрорельеф с шероховатостью 0,20,5 мкм. Проведенные эксперименты показали, что именно оптимальные параметры шероховатости в диапазоне 0,20,5 мкм и ромбовидность микрорельефа позволяют повысить износостойкость шеек валов двигателей внутреннего сгорания в 33 раза, а сопрягаемых вкладышей в 9,3 раза по сравнению с новыми полированными деталями. Известно, что средняя высота неровностейпри поверхностной пластической обработке может быть найдена по формуле 22/8, где- радиус деформирующего элемента,- величина подачи,1 - множитель, зависящий от механических свойств материала. Преобразуя известную формулу с учетом оптимальных параметров шероховатости, получим выражение для оптимальной величины подачи(1,272). Обработка боковой поверхностью цилиндрического инструмента позволяет обрабатывать поверхности, имеющие отверстия типа маслоподающих отверстий на шейках коленчатых валов. Осуществляя подачу цилиндрического инструмента вдоль образующей детали в одном направлении до конца обрабатываемого участка, а затем в противоположном, не меняя направления вращения детали, тем самым наносим ромбовидньй микрорельеф. Таким образом, для повышения износостойкости трущихся деталей в известном способе обработки наружных поверхностей деталей машин путем ультразвуковой обработки цилиндрическим инструментом ультразвуковую обработку осуществляют боковой поверхностью цилиндрического инструмента, который устанавливают таким образом, что его ось перпендикулярна оси детали, а величину подачи цилиндрического инструмента определяют из соотношения(1,272), где- радиус цилиндрического инструмента, причем подачу цилиндрического инструмента осуществляют в одном направлении до конца обрабатываемой поверхности, а затем в противоположном направлении, не меняя направления вращения детали. Для лучшего понимания изобретения приведем конкретные примеры его исполнения. Пример 1. В качестве исходной детали берется вал двигателя внутреннего сгорания, шейки которого шлифуют в ремонтный размер. Исходная твердость шейки вала 552. В качестве ультразвукового инструмента использовался магнитострикционный преобразователь ПМС 1-1 с закрепленным на торце волновода-концентратора цилиндром радиусом 6 мм из твердого сплава ВК 6. Обработка велась боковой поверхностью цилиндра с амплитудой 12 мкм и статической силой поджатия инструмента к детали 40 Н, причем инструмент устанавливали таким образом,чтобы его ось была перпендикулярна оси детали, а величину подачи ультразвукового инструмента определяли из соотношения(1,272) 610 3(98,4155) мкм/об, причем подачу инструмента осуществляют в одном направлении до конца обрабатываемой поверхности, а затем в противоположном направлении, не меняя направления вращения детали. После испытаний на стендах упрочненных таким образом шеек коленчатых валов их износостойкость повысилась в 33 раза, а сопрягаемых вкладышей в 9,3 раза по сравнению с новыми полированными деталями, которые не подвергались обработке по предлагаемому способу. Пример 2 (сравнительный). Параметры обработки те же, что и в примере 1, кроме величины подачи ультразвукового инструмента. Величину подачи выбирали равной (5495) мкм/об. После испытаний установили, что износостойкость вала повысилась до 25 раз, вкладышей до 3 раз по срав 2 5643 1 нению с новыми полированными деталями. Отметим, что при таких подачах шероховатость соответствует 0,060,18 мкм. Пример 3 (сравнительный). Параметры обработки те же, что и в примере 1, причем подачу инструмента осуществляли в одном направлении до конца обрабатываемой поверхности. После испытаний установили, что износостойкость вала и вкладыша повысилась до 1,5 раза по сравнению с новыми полированными деталями. Пример 4 (сравнительный). Параметры обработки те же, что и в примере 1. Величину подачи выбирали равной(160200) мкм/об. После испытаний установили, что износостойкость вала повысилась до 20 раз, вкладышей до 2 раз по сравнению с полированными деталями. Как следует из приведенных примеров обработки шеек валов двигателей внутреннего сгорания, обработка по предлагаемому способу повышает их износостойкость в 33 раза и исключает операцию полировки. Источники информации 1. А.с. СССР 1426764, МПК В 24 39/00, 1988 (опубликовано). 2. Горобило В.М. Алмазное выглаживание. - М Машиностроение, 1972. - С.104. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3