RU2271919C2

RU2271919C2 - Tool for electromechanical working of part surface

Info

Publication number: RU2271919C2
Application number: RU2004112136/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Жиганов (RU); Виктор Иванович Жиганов
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2006-03-20
Also published as: RU2004112136A

Abstract

FIELD: surface hardening of parts with use of electromechanical working for forming oriented micro-relief of surface layer of part, possibly in different branches of machine engineering.

SUBSTANCE: on cylindrical working portion of surface of tool roller continuous regular geometry pattern is applied; said pattern repeats along circle length. Contours of said pattern represent wavy ribbon having combination of regular figures such as sine curves, circles, squares, hexahedrons or their parts. Width of said ribbon is in range 0.3 - 0.5 mm, its amplitude consists of 0.8 - 1.5 mm, period of pattern repetition is in range 3 - 5 amplitudes. Invention provides possibility for forming on worked surface special oriented micro-relief.

EFFECT: improved structure of surface layer providing enhanced wear resistance and operational reliability of articles.

2 dwg

Description

Изобретение относится к поверхностно-упрочняющей обработке посредствам электромеханического воздействия и может быть использовано для обработки поверхностей трения разнообразных стальных и чугунных деталей с получением упорядоченного микрорельефа обрабатываемой поверхности.The invention relates to surface hardening treatment by means of electromechanical action and can be used to treat friction surfaces of a variety of steel and cast iron parts to obtain an ordered microrelief of the treated surface.

Известен инструмент (стр.278, 298 [1]) для поверхностного упрочнения изделий, выполненный в виде вращающегося гладкого цилиндрического ролика. Такая конструкция ролика позволяет упрочнить шейки ступенчатых валов, осей железнодорожных вагонов, коленчатых валов и других деталей.A known tool (p. 278, 298 [1]) for surface hardening of products, made in the form of a rotating smooth cylindrical roller. This design of the roller allows you to strengthen the necks of stepped shafts, axles of railway cars, crankshafts and other details.

Недостатком конструкции инструмента является отсутствие нагрева поверхностного слоя детали, например, электрическим током в зоне ее контакта с инструментом; отсутствие на обработанной поверхности систематического направленного микрорельефа, что позволяет удерживать смазку на поверхности и увеличить износостойкость пары трения.The disadvantage of the design of the tool is the lack of heating of the surface layer of the part, for example, by electric current in the zone of its contact with the tool; the absence on the treated surface of a systematic directional microrelief, which allows you to keep the lubricant on the surface and increase the wear resistance of the friction pair.

Известна конструкция инструментального узла для электромеханической обработки с роликом (стр.13, 38 [2] - прототип), с помощью которых реализуется электромеханическая обработка при пропускании электрического тока большой плотности и низкого напряжения через зону контакта детали и, например, деформирующего вращающегося ролика. При этом в результате выделения большого количества джоулева тепла происходят высокоскоростной нагрев локального микрообъема поверхности с одновременным его пластическим деформированием и последующее интенсивное охлаждение за счет отвода тепла вглубь металла. В итоге на поверхности обрабатываемого материала формируется специфическая упорядоченная структура "белого слоя".The known design of the tool assembly for electromechanical machining with a roller (p. 13, 38 [2] - prototype), with which electromechanical machining is realized by passing an electric current of high density and low voltage through the contact zone of the part and, for example, a deforming rotating roller. Moreover, as a result of the release of a large amount of Joule heat, high-speed heating of the local microvolume of the surface occurs with its simultaneous plastic deformation and subsequent intensive cooling due to the removal of heat deep into the metal. As a result, a specific ordered structure of the “white layer” is formed on the surface of the processed material.

Однако данный узел также не позволяет сформировать на обработанной поверхности оптимальный упорядоченный направленный микрорельеф с чередованием участков различной величины микротвердости и регулярной микроструктуры с наперед заданными свойствами.However, this node also does not allow to form an optimal ordered directed microrelief on the treated surface with alternating sections of different sizes of microhardness and a regular microstructure with predetermined properties.

Для достижения с помощью процесса электромеханической обработки вращающимся роликом оптимально-упорядоченной направленной микроструктуры поверхностного слоя ("корсетного" слоя) на изделии необходимо обеспечить специальную траекторию относительного движения инструмента и вращающейся детали (по дорожке зоны контакта), отличную от винтовой линии с постоянным шагом, в автоматическом режиме.In order to achieve an optimally ordered directional microstructure of the surface layer (“corset” layer) on the product using the electromechanical processing by a rotating roller, it is necessary to provide a special trajectory of the relative movement of the tool and the rotating part (along the track of the contact zone), different from the helical line with a constant step, in automatic mode.

Указанный результат достигается тем, что рабочий участок цилиндрической поверхности инструментального ролика выполнен в виде непрерывного регулярно повторяющегося вдоль длины окружности геометрически правильного узора, его контуры извилистой ленточной формы составлены из комбинации периодически повторяющихся сопряженных фигур: синусоид, окружностей, квадратов, ромбов, шестигранников и отдельных их элементов, причем ширина ленточки равна f=0,3-0,5 мм, ее амплитуда А=0,8-1,5 мм, а период повторения t=(3-5)А мм.This result is achieved by the fact that the working section of the cylindrical surface of the instrumental roller is made in the form of a continuously regularly repeating geometrically regular pattern along the circumference, its contours of a tortuous ribbon shape made up of a combination of periodically repeating conjugate shapes: sinusoids, circles, squares, rhombs, hexagons and their individual elements, the ribbon width being equal to f = 0.3-0.5 mm, its amplitude A = 0.8-1.5 mm, and the repetition period t = (3-5) A mm.

На фиг.1 изображена упрощенная конструкция предлагаемого инструмента в виде ролика; на виде А - фрагменты а), б), с), d), e) развертки вариантов исполнения рабочей поверхности роликов. Ролик выполнен в форме диска 1, он имеет отверстие, которое позволяет установить ролик в инструментальный узел, торцовые поверхности 3 для фиксации ролика в осевом направлении и рабочую поверхность 4, выполненную в виде непрерывного цилиндрического контура, на котором создан регулярно повторяющийся по длине окружности геометрически правильный рисунок, образованной сопряженными между собой ленточками (см. вид А на фиг.2, варианты: а, б, с, d, e).Figure 1 shows a simplified construction of the proposed tool in the form of a roller; in view A — fragments a), b), c), d), e) of a scan of embodiments of the working surface of the rollers. The roller is made in the form of a disk 1, it has a hole that allows you to install the roller in the tool assembly, end surfaces 3 for fixing the roller in the axial direction and the working surface 4, made in the form of a continuous cylindrical contour on which a geometrically regular circle regularly repeating along the circumference is created a pattern formed by paired ribbons (see view A in figure 2, options: a, b, c, d, e).

На инструментальный ролик 1, подведенный к поверхности вращающейся заготовки и перемещаемый вдоль ее оси посредствам кинематики станка с установленной подачей S 2A, от специальной установки подается напряжение.Voltage is applied to the tool roller 1, brought to the surface of the rotating workpiece and moved along its axis by means of the kinematics of the machine with the set feed S 2A.

При этом вторым электродом служит сама заготовка. Через зону контакта заготовки и ролика 1 протекает электрический ток большой силы, который мгновенно разогревает локальный поверхностный слой изделия адекватно форме ленточного рисунка рабочей поверхности ролика 1, причем поверхностный слой одновременно пластически деформируется и упрочняется за счет интенсивного охлаждения, приобретая регулярный направленный микрорельеф.In this case, the billet itself serves as the second electrode. An electric current of great strength flows through the contact zone of the workpiece and roller 1, which instantly heats the local surface layer of the product adequately to the ribbon pattern of the working surface of roller 1, and the surface layer is simultaneously plastically deformed and hardened by intensive cooling, acquiring a regular directional microrelief.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения для электромеханической обработки деталей трения обеспечивает получение у них специфического направленного рельефа и структуры поверхностного слоя, чем достигаются высокая износостойкость пар трения в условиях граничного трения (удержания капельной смазки), высокие скоростные и силовые характеристики, надежность работы изделий.Thus, the use of the proposed technical solution for the electromechanical processing of friction parts provides them with a specific directional relief and structure of the surface layer, thereby achieving high wear resistance of friction pairs in the conditions of boundary friction (retaining droplet lubrication), high speed and power characteristics, and reliability of the products.

ЛитератураLiterature

1. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение: учебник для вузов. Изд. 3-е перераб. и доп. - СПб.: Химиздат, 2004. - 736 с.1. Solntsev Yu.P., Pryakhin E.I. Material science: a textbook for universities. Ed. 3rd rev. and add. - SPb .: Khimizdat, 2004 .-- 736 p.

2. Багмутов В.П., Паршев С.Н., Дудкина Н.Г. Захаров И.Н. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация. - Новосибирск.: Наука, 2003. - 318 с.2. Bagmutov V.P., Parshev S.N., Dudkina N.G. Zakharov I.N. Electromechanical processing: technological and physical foundations, properties, implementation. - Novosibirsk .: Nauka, 2003 .-- 318 p.

Claims

A tool for electromechanical surface treatment of a part, made in the form of a rotating roller with a cylindrical working surface section, characterized in that the cylindrical working section of the surface of the tool roller is made in the form of a continuous geometric pattern regularly repeating along the circumference, the contours of which are ribbon-shaped formed by a combination of periodically repeating conjugate sinusoids , circles, squares, rhombuses, hexagons and their elements, and the width of the ribbon is and f = 0,3-0,5 mm, its amplitude A = 0.8-1.5 mm, and the period t = (3-5) A mm.