RU2241589C1 - Method for intermittent friction surface hardening - Google Patents
Method for intermittent friction surface hardening Download PDFInfo
- Publication number
- RU2241589C1 RU2241589C1 RU2003127330/02A RU2003127330A RU2241589C1 RU 2241589 C1 RU2241589 C1 RU 2241589C1 RU 2003127330/02 A RU2003127330/02 A RU 2003127330/02A RU 2003127330 A RU2003127330 A RU 2003127330A RU 2241589 C1 RU2241589 C1 RU 2241589C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- main
- disk
- working surface
- additional
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для поверхностного упрочнения рабочих поверхностей, подверженных интенсивному износу, стальных и чугунных деталей.The invention relates to mechanical engineering technology and can be used for surface hardening of work surfaces subject to intense wear, steel and cast iron parts.
Известен способ фрикционного поверхностного упрочнения деталей машин инструментом, который содержит корпус в виде диска из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на его периферии, при этом инструмент снабжен пальцами, выполненными из материала с коэффициентом теплопроводности выше, чем у материала диска, и расположенными в радиальных отверстиях, выполненных на рабочей поверхности диска, причем диаметр пальцев берут в 1,2... 2 раза больше ширины рабочей поверхности диска [1].A known method of friction surface hardening of machine parts with a tool that contains a housing in the form of a disk made of a material with a low coefficient of thermal conductivity and with a working surface on its periphery, the tool is equipped with fingers made of a material with a thermal conductivity higher than that of the disk material and located in radial holes made on the working surface of the disk, and the diameter of the fingers is taken 1.2 ... 2 times the width of the working surface of the disk [1].
Недостатками известного способа и инструмента являются удары и вибрации, возникающие в результате быстрого износа пальцев - теплоносителей, изготавливаемых из мягкого быстроизнашивающегося (из меди или латуни) материала, которые резко снижают качество и производительность. При этом быстрый износ пальцев усугубляет значительные силы прижима инструмента к обрабатываемой заготовке (до 1000 Н). Кроме того, сложность конструкции инструмента (наличие дюралюминиевого корпуса в виде ступицы, фланца, болтов и медных или латунных пальцев) при его низкой стойкости требует значительных первоначальных и последующих затрат при эксплуатации, что повышает себестоимость обработки.The disadvantages of this method and tool are shocks and vibrations resulting from the rapid wear of fingers - coolants made of soft wearing materials (copper or brass), which drastically reduce quality and performance. At the same time, fast finger wear exacerbates significant clamping forces of the tool to the workpiece (up to 1000 N). In addition, the complexity of the design of the tool (the presence of a duralumin case in the form of a hub, flange, bolts and copper or brass fingers) with its low resistance requires significant initial and subsequent costs during operation, which increases the cost of processing.
Задача изобретения - повышение качества упрочненного слоя за счет увеличения его толщины, снижение себестоимости процесса поверхностного упрочнения за счет упрощения конструкции инструмента и повышения износостойкости его.The objective of the invention is to improve the quality of the hardened layer by increasing its thickness, reducing the cost of the surface hardening process by simplifying the design of the tool and increasing its wear resistance.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа прерывистого фрикционного поверхностного упрочнения деталей машин, включающего сообщение заготовке и инструменту вращательных движений и движения подачи вдоль обрабатываемой поверхности с постоянным усилием прижима к заготовке инструмента, имеющего ступицу и корпус, при этом используют инструмент с корпусом в виде закрепленных на ступице основного и дополнительного дисков, выполненных из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на их периферии, с впадинами в виде радиальных пазов на рабочей поверхности основного диска и выступами на дополнительном диске, причем длина впадины на основном диске в 1,5... 2,5 раза больше ширины его рабочей поверхности.The problem is solved using the proposed method of intermittent frictional surface hardening of machine parts, including the message to the workpiece and the tool of rotational movements and the feed movement along the work surface with a constant pressure to the workpiece of a tool having a hub and a body, while using a tool with a body in the form of fixed on the hub of the main and additional disks made of a material with a low coefficient of thermal conductivity and with a working surface on their surface periphery, with depressions in the form of radial grooves on the working surface of the main disc and the projections on the additional disc, the length of the depressions in the main disc in 1,5 ... 2,5 times greater than the width of its working surface.
Кроме того, используют инструмент, у которого выступы на дополнительном диске выполнены в количестве, равном количеству впадин на основном диске, а длина выступа больше длины впадины основного диска на (1... 2)By1, где By1 - ширина рабочей поверхности основного диска, при этом упрочнение осуществляют с сохранением непрерывного контакта инструмента с заготовкой из условия контакта выступа дополнительного диска с заготовкой при прерывании контакта с ней основного диска.In addition, they use a tool in which the protrusions on the additional disk are made in an amount equal to the number of depressions on the main disk, and the length of the protrusion is longer than the length of the depression of the main disk by (1 ... 2) B y1 , where B y1 is the width of the working surface of the main the disk, while hardening is carried out while maintaining continuous contact of the tool with the workpiece from the condition of contact of the protrusion of the additional disk with the workpiece when the contact with the main disk is interrupted.
При этом используют инструмент, у которого основной и дополнительный диски выполнены с равной шириной рабочей поверхности и установлены на ступице с расположением выступов дополнительного диска против впадин основного диска, а количество впадин N выбрано из условия N=π D/[(0,5-1,5)V], где D - наружный диаметр дисков, мм; V - линейная скорость вращения дисков, м/с.In this case, a tool is used in which the main and additional disks are made with an equal width of the working surface and are mounted on the hub with the protrusions of the additional disk against the depressions of the main disk, and the number of depressions N is selected from the condition N = π D / [(0.5-1 , 5) V], where D is the outer diameter of the disks, mm; V is the linear speed of rotation of the disks, m / s.
Особенности способа и конструкции инструмента для его реализации поясняются чертежами.Features of the method and design of the tool for its implementation are illustrated by drawings.
На фиг.1 изображена схема обработки по предлагаемому способу и инструмент, имеющий частичный продольный разрез; на фиг.2 - вид слева по А на фиг.1; на фиг.3 - общий вид инструмента; на фиг.4 - вид справа по Б на фиг.1; на фиг.5 - развертка следа инструмента на обрабатываемой поверхности.Figure 1 shows a processing diagram of the proposed method and a tool having a partial longitudinal section; figure 2 is a left view along A in figure 1; figure 3 is a General view of the tool; figure 4 is a right view along B in figure 1; figure 5 - scan tool track on the surface.
Инструмент для реализации способа фрикционного поверхностного упрочнения деталей машин содержит корпус в виде основного 1 и дополнительного 2 дисков, закрепленных на ступице 3 и изготовленных из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на их периферии.A tool for implementing the method of friction surface hardening of machine parts comprises a housing in the form of a main 1 and an additional 2 disks mounted on a
Основной диск 1 имеет впадины 4 в виде радиальных пазов, выполненных на рабочей поверхности диска 1, при этом длину L1 впадин 4 выбирают из соотношенияThe main disk 1 has depressions 4 in the form of radial grooves made on the working surface of the disc 1, while the length L 1 of the depressions 4 is selected from the ratio
L1=(1,5... 2,5)By,L 1 = (1.5 ... 2.5) B y ,
где L1 - длина впадины 4 на основном диске 1, мм;where L 1 - the length of the cavity 4 on the main disk 1, mm;
By1 - ширина рабочей поверхности основного диска 1, мм.B y1 - the width of the working surface of the main disk 1, mm
Дополнительный диск 2 имеет выступы 5, по количеству равных количеству впадин 4 на основном диске 1. Длина L2 выступов 5 зависит от длины L1 впадин 4 основного диска 1, и выбирают ее из соотношенияThe
L2=L1+(1... 2) By1,L 2 = L 1 + (1 ... 2) B y1 ,
где L2 - длина выступа 5 на дополнительном диске 2, мм.where L 2 - the length of the protrusion 5 on the
Основной 1 и дополнительный 2 диски берут равной ширины рабочей поверхности By1=Ву2 и устанавливают на ступице 3 так, чтобы выступ 5 дополнительного диска 2 находился против впадины 4 основного диска 1, при этом диски фиксируют штифтом 6 от проворота относительно друг друга. Диски 1 и 2 неподвижно закрепляют на ступице гайкой 7.The main 1 and additional 2 disks are taken equal to the width of the working surface B y1 = В у2 and installed on the
Диски выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из нержавеющей стали или титанового сплава.The disks are made of a material with a low coefficient of thermal conductivity, for example, stainless steel or titanium alloy.
Способ фрикционной обработки осуществляется на токарных или шлифовальных станках. Инструмент устанавливается в специальном приспособлении на токарном станке или на шпинделе шлифовального станка и вращается с окружной скоростью 65... 70 м/с. Инструмент прижимается с постоянным усилием 0,65... 1,0 кН к обрабатываемой заготовке, которая вращается с окружной скоростью 0,02... 0,08 м/с. Продольная подача инструмента относительно заготовки составляет (0,1... 0,2) By1, где By1 - ширина рабочей поверхности основного диска 1.The friction treatment method is carried out on turning or grinding machines. The tool is installed in a special device on a lathe or on the spindle of a grinding machine and rotates at a peripheral speed of 65 ... 70 m / s. The tool is pressed with a constant force of 0.65 ... 1.0 kN to the workpiece, which rotates at a peripheral speed of 0.02 ... 0.08 m / s. The longitudinal feed of the tool relative to the workpiece is (0.1 ... 0.2) B y1 , where B y1 is the width of the working surface of the main disk 1.
Длина линии контакта каждого из дисков инструмента с обрабатываемой заготовкой (By) составляет 5...8 мм. При трении инструмента и заготовки в зоне их контакта происходит импульсный нагрев поверхности обрабатываемой заготовки до температуры 800... 1000° С. В зону обработки подают смазывающе-охлаждающую жидкость (СОЖ), которая обеспечивает быстрое охлаждение упрочняемой поверхности. В результате упрочнения на поверхности заготовки возникают структуры белых слоев толщиной 0,1... 0,15 мм с повышенной микротвердостью 7... 10 ГПа. В зоне фрикционного скользящего контакта определенное количество теплоты, а именно большая часть ее, уходит в быстровращающийся инструмент. Поэтому в качестве материала диска выбирают титановый сплав или нержавеющую сталь, обладающие низкой теплопроводностью (λ =21,9... 25,5 Вт/м· К). При перемещении зоны контакта в осевом направлении от основного диска к дополнительному, благодаря наличию впадин на рабочей поверхности основного диска и выступов на дополнительном диске, происходит мгновенное прерывание нагревания поверхности обрабатываемой заготовки основным диском и вступление в работу выступа дополнительного диска, который является охлажденным и входит в контакт с охлажденной поверхностью заготовки (фиг.5). Это приводит к циклическому изменению температуры на поверхности упрочняемой заготовки и соответственно к увеличению глубины упрочненного слоя до 0,15... 0,22 мм. Изменением длины впадины и их количеством на основном диске, можно регулировать глубину и микротвердость упрочненного слоя.The length of the contact line of each of the tool disks with the workpiece (B y ) is 5 ... 8 mm. During friction of the tool and the workpiece in the zone of their contact, a pulse heating of the surface of the workpiece to a temperature of 800 ... 1000 ° C occurs. A lubricating-cooling liquid (coolant) is supplied to the treatment zone, which provides quick cooling of the hardened surface. As a result of hardening, structures of white layers with a thickness of 0.1 ... 0.15 mm with increased microhardness of 7 ... 10 GPa arise on the surface of the workpiece. In the zone of frictional sliding contact, a certain amount of heat, namely most of it, goes into a rapidly rotating tool. Therefore, titanium alloy or stainless steel with low thermal conductivity (λ = 21.9 ... 25.5 W / m · K) is chosen as the material of the disk. When the contact zone is moved in the axial direction from the main disk to the secondary one, due to the presence of depressions on the working surface of the main disk and protrusions on the secondary disk, the heating of the surface of the workpiece being processed by the main disk is instantly interrupted and the protrusion of the additional disk comes into operation, which is cooled and enters contact with the cooled surface of the workpiece (figure 5). This leads to a cyclical change in temperature on the surface of the hardened workpiece and, accordingly, to an increase in the depth of the hardened layer to 0.15 ... 0.22 mm. By changing the length of the cavity and their number on the main disk, you can adjust the depth and microhardness of the hardened layer.
При величине L1<1,5 By1 увеличение глубины упрочненного слоя незначительное, однако возникает большая вероятность перегрева инструмента. При величине L1>2,5 By1 дальнейшее незначительное увеличение толщины упрочненного слоя приводит к увеличению перегрева инструмента со стороны дополнительного диска.When L 1 <1.5 B y1, the increase in the depth of the hardened layer is insignificant, but there is a high probability of overheating of the tool. When L 1 > 2.5 B y1, a further slight increase in the thickness of the hardened layer leads to an increase in overheating of the tool from the side of the additional disk.
Количество впадин N выбирают из соотношенияThe number of depressions N is selected from the ratio
N=π D/1000· V(0,5-1,5)10-3,N = π D / 1000V (0.5-1.5) 10 -3 ,
где D - наружный диаметр дисков, мм;where D is the outer diameter of the disks, mm;
V - линейная скорость вращения дисков, м/с.V is the linear speed of rotation of the disks, m / s.
Соотношение длины впадины и их количества с шириной рабочей поверхности основного диска определены экспериментально.The ratio of the length of the cavity and their number with the width of the working surface of the main disk is determined experimentally.
При выборе количества впадин на основном диске для интенсификации отвода тепла от инструмента необходимо чтобы соблюдалось неравенствоWhen choosing the number of depressions on the main disk for the intensification of heat removal from the tool, it is necessary that the inequality
Lвыст 1 ≥ 2 L1,L protr. 1 ≥ 2 L 1 ,
где Lвыст 1 - длина выступа на основном диске 1, мм.where L protr 1 - the length of the protrusion on the main disk 1, mm
Пример. На модернизированном станке мод. 16К20Т1 упрочняли заготовку в виде вала диаметром 20 мм из стали 45 в нормализованном состоянии. Модернизация заключалась в установлении на поперечный суппорт устройства с инструментом, рабочий основной и дополнительный диски которого выполнены из титанового сплава ВТ-5 с шириной рабочей поверхности 5 мм и наружным диаметром 250 мм каждый. Индивидуальный электропривод вращает инструмент с окружной скоростью 65 м/с (5000 мин-1). Линейная скорость вращения упрочняемой заготовки 0,05 м/с (50 мин-1). Давление диска на заготовку, создаваемое механизмом поперечной подачи станка, составляет 0,8 кН. В зону обработки подавали СОЖ в виде масла индустриального И-12А. Длина впадины на основном диске - 10 мм, а длина выступа на дополнительном диске - 20 мм. Количество впадин на основном диска - 12, при этом длина выступа Lвыст1 составляла ≈ 55 мм. Количество впадин на дополнительном диска также 12, при этом длина впадины составляла ≈ 45 мм.Example. On a modernized machine mod. 16K20T1 strengthened the workpiece in the form of a shaft with a diameter of 20 mm from steel 45 in a normalized state. The upgrade consisted of installing a device with a tool on the transverse support, the working main and additional disks of which are made of VT-5 titanium alloy with a working surface width of 5 mm and an outer diameter of 250 mm each. An individual electric drive rotates the tool at a peripheral speed of 65 m / s (5000 min -1 ). The linear rotation speed of the hardened workpiece is 0.05 m / s (50 min -1 ). The pressure of the disk on the workpiece created by the transverse feed mechanism of the machine is 0.8 kN. Coolant was supplied to the treatment zone as industrial I-12A oil. The length of the depression on the main disk is 10 mm, and the length of the protrusion on the secondary disk is 20 mm. The number of depressions on the main disk is 12, and the length of the protrusion L protrusion 1 was ≈ 55 mm. The number of depressions on the additional disk is also 12, while the length of the depressions was ≈ 45 mm.
Полученные глубина и микротвердость упрочненного слоя (белой зоны) составляла соответственно 0,17... 0,19 мм и 8... 9 ГПа с постепенным понижением микротвердости по глубине до исходного состояния -2,3... 2,7 ГПа. При повышении скорости вращения упрочняемой заготовки в два раза глубина упрочненного слоя составила 0,12... 0,14 мм. Таким образом, инструмент позволяет повысить производительность процесса.The obtained depth and microhardness of the hardened layer (white zone) were 0.17 ... 0.19 mm and 8 ... 9 GPa, respectively, with a gradual decrease in microhardness in depth to the initial state of -2.3 ... 2.7 GPa. With a twofold increase in the rotation speed of the hardened billet, the depth of the hardened layer was 0.12 ... 0.14 mm. Thus, the tool allows you to increase the productivity of the process.
При уменьшении длины впадины основного диска до 5 мм глубина упрочненного слоя уменьшается до 0,13... 0,15 мм. Увеличение длины впадины до 15 мм приводит к незначительному увеличению глубины упрочненного слоя (с 0,17... 0,19 мм до 0,18... 0,20 мм). При уменьшении количества впадин длиной 10 мм с двенадцати до шести на основном диске глубина упрочненного слоя уменьшается до 0,13... 0,15 мм. При увеличении количества впадин основного диска до восемнадцати глубина упрочненного слоя составляет 0,18... 0,20 мм. Микротвердость без изменений.When reducing the length of the hollow of the main disk to 5 mm, the depth of the hardened layer decreases to 0.13 ... 0.15 mm. An increase in the length of the depression to 15 mm leads to a slight increase in the depth of the hardened layer (from 0.17 ... 0.19 mm to 0.18 ... 0.20 mm). When reducing the number of depressions 10 mm long from twelve to six on the main disk, the depth of the hardened layer decreases to 0.13 ... 0.15 mm. With an increase in the number of depressions of the main disk to eighteen, the depth of the hardened layer is 0.18 ... 0.20 mm. Microhardness unchanged.
Предлагаемый способ и инструмент прост по конструкции и надежен в эксплуатации. Получаемые на поверхности упрочняемой заготовки структуры белых слоев обладают повышенной твердостью, а соответственно, износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению. Инструмент позволяет повысить производительность обработки в 1,5... 2,0 раза.The proposed method and tool is simple in design and reliable in operation. The structures of the white layers obtained on the surface of the hardened billet have increased hardness and, accordingly, wear resistance and resistance to fatigue fracture. The tool allows you to increase processing productivity by 1.5 ... 2.0 times.
Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:
1 А.с. СССР № 1712135, МКИ В 24 В 39/04. Инструмент для фрикционного поверхностного упрочнения. В.И.Кырылив и Т.Н.Каличак. № 4732876/27, заяв. 29.08.90, опуб. 15.02.92. Бюл. № 6 - прототип.1 A.S. USSR No. 1712135, MKI V 24 V 39/04. Tool for friction surface hardening. V.I. Kyryliv and T.N. Kalichak. No. 4732876/27, application. 08/29/90, publ. 02/15/92. Bull. No. 6 is a prototype.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127330/02A RU2241589C1 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Method for intermittent friction surface hardening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127330/02A RU2241589C1 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Method for intermittent friction surface hardening |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2241589C1 true RU2241589C1 (en) | 2004-12-10 |
Family
ID=34388546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003127330/02A RU2241589C1 (en) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | Method for intermittent friction surface hardening |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2241589C1 (en) |
-
2003
- 2003-09-08 RU RU2003127330/02A patent/RU2241589C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5468581B2 (en) | Brake structure of rotary table device | |
| RU2241589C1 (en) | Method for intermittent friction surface hardening | |
| RU2241590C1 (en) | Intermittent tool for friction surface hardening | |
| EP1429883A2 (en) | Improved tool and method of making | |
| US4997324A (en) | Spindle structure for machine tool | |
| RU2283749C2 (en) | Tool for friction surface hardening of sphere surfaces | |
| RU2277040C1 (en) | Surface friction strengthening method for spherical surfaces | |
| RU2290294C1 (en) | Apparatus for friction surface hardening of screws | |
| EP1681137B2 (en) | Grinding device and use of same grinding device for rectifying cylindrical items, apparatus and method for rectifying cylindrical items | |
| JP2006068831A (en) | Cutting method and cutting tool | |
| RU2282529C1 (en) | Oscillating combination type tool | |
| RU2243877C1 (en) | Combined method of needle-milling with hardening | |
| RU2241578C1 (en) | Combination needle type strengthening tool | |
| US4861204A (en) | Turn broaching tool | |
| RU2203172C2 (en) | Method for combination abrasive treatment by means of lengthwise-intermittent grinding discs | |
| RU2241587C1 (en) | Combination process for grinding and friction surface hardening | |
| RU2188114C1 (en) | Combination grinding method | |
| JP4431244B2 (en) | Method for machining dynamic pressure generating groove in hydrodynamic bearing | |
| RU2203174C2 (en) | Buildup lengthwise-intermittent grinding wheel | |
| RU2239544C1 (en) | Combination type grinding and strengthening tool | |
| RU2288832C1 (en) | Screw friction surface hardening method | |
| RU2284256C1 (en) | Combination process for strengthening and polishing surfaces at local contact | |
| RU2177395C1 (en) | Method of vibration-proof intermittent grinding | |
| RU2252130C1 (en) | Surface friction hardening method | |
| RU2270087C1 (en) | Lengthwise-intermittent wheel with impregnator for diamond-abrasive working |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050909 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050909 |
|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention |