RU2283747C1 - Способ обработки прерывистых поверхностей поверхностно-пластическим деформированием - Google Patents

Способ обработки прерывистых поверхностей поверхностно-пластическим деформированием Download PDF

Info

Publication number
RU2283747C1
RU2283747C1 RU2005114099/02A RU2005114099A RU2283747C1 RU 2283747 C1 RU2283747 C1 RU 2283747C1 RU 2005114099/02 A RU2005114099/02 A RU 2005114099/02A RU 2005114099 A RU2005114099 A RU 2005114099A RU 2283747 C1 RU2283747 C1 RU 2283747C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deforming element
window
windows
diameter
defects
Prior art date
Application number
RU2005114099/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Максимович Фирсов (RU)
Александр Максимович Фирсов
Владимир Егорович Васильев (RU)
Владимир Егорович Васильев
ев В чеслав Николаевич Бел (RU)
Вячеслав Николаевич Беляев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2005114099/02A priority Critical patent/RU2283747C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2283747C1 publication Critical patent/RU2283747C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Lubricants (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к отделочно-упрочняющей обработке, и может быть использовано при изготовлении деталей с окнами. Способ включает поверхностно-пластическое деформирование прерывистых поверхностей цилиндрических деталей с окнами путем воздействия на вращающуюся деталь деформирующим элементом. Усилие деформирующего элемента, выполненного в виде шара и установленного в державке, создают с помощью смазочно-охлаждающей жидкости. Вязкость упомянутой смазочно-охлаждающей жидкости определяют из условия обеспечения перемещения деформирующего элемента в окно детали на заданную величину, исключающую появление дефектов на поверхности окна детали. В результате исключается появление дефектов на поверхности окна детали. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к отделочно-упрочняющей обработке, и может быть использовано при изготовлении цилиндрических деталей с окнами, например цилиндров двухтактного двигателя внутреннего сгорания, поршней.
В настоящее время общепризнанным является факт влияния качества поверхностного слоя (шероховатость, волнистость, износостойкость, микротвердость, остаточные напряжения) деталей на их долговечность. Существенного повышения качества поверхностного слоя деталей можно достичь, применяя упрочняющие методы обработки. Среди этих методов широкое распространение в промышленности получили методы поверхностного пластического деформирования (ППД). Методы ППД позволяют, при сравнительно низких производственных затратах в несколько раз, повысить сопротивление усталости, контактную жесткость, износостойкость деталей и увеличить тем самым ресурс работы машины [1]. Все это позволяет использовать ППД на всех машиностроительных предприятиях.
Авторам известно устройство для обработки деталей ППД с гидравлическим созданием усилия на деформирующем элементе [2]. Сущность устройства: инструмент содержит корпус с каналом для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) под давлением, установленную в корпусе оправку-поршень с деформирующем элементом (ДЭ), который свободно перемещается вместе с оправкой-поршнем.
Недостатками этого способа является невозможность обработки прерывистых поверхностей, например поверхностей с окнами, т.к. ДЭ под действием нагружающей силы может переместиться на недопустимые расстояния в окно детали, что приведет к разбиению поверхности в районе окна, а следовательно, к дефектам поверхностного слоя и малой пригодности детали к эксплуатации; нет расчета и рекомендаций выбора размеров дросселирующих каналов, что приводит к затруднению использования устройства на производстве; не раскрыт механизм крепления ДЭ и подачи смазочно-охлаждающей жидкости через антифрикционный материал к ДЭ.
Авторам известно устройство для снятия фасок на гранях окон внутри цилиндра [3]. Сущность способа заключается в снятии фасок на гранях окон ударным ППД при помощи центробежной силы и возвратно-поступательного движения. Недостатками этого способа являются: неконтролируемое перемещение деформирующего элемента в виде шара под действием центробежной силы, приводящее к неконтролируемому деформированию (а не съему металла, как у автора) и переносу части металла с поверхности детали в окно, и даже к разбиению окна, что снижает качество продукции; обработка одним инструментом отверстия только определенного диаметра; а также не предусмотрена возможность подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), что также снижает качество обработанной поверхности отверстия, которая также обрабатывается совместно со смятием острых кромок на гранях окон.
Предлагаемый способ обеспечивает перемещение (вылет) ДЭ на заданную (допустимую) величину, при которой не образуются дефекты на поверхности в районе окон. Способ позволяет обрабатывать прерывистые поверхности ППД за счет создания у ДЭ инерционных свойств силами вязкого трения СОЖ. Сила вязкого трения зависит от свойств СОЖ (коэффициента динамической вязкости), поэтому вылет ДЭ зависит от вязкости используемой СОЖ. Таким образом, предлагаемый способ заключается в расчете коэффициента динамической вязкости СОЖ для обеспечения допустимого вылета ДЭ, исключающего появление дефектов на поверхности окна при определенных режимах ППД.
Заявленное изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных признаков. Способ обработки поверхностно-пластическим деформированием прерывистых поверхностей цилиндрических деталей с окнами, включающий воздействие на вращающуюся деталь установленным в державке деформирующим элементом в виде шара, усилие которого создают с помощью смазочно-охлаждающей жидкости, вязкость которой определяют из условия обеспечения перемещения деформирующего элемента в окно детали на заданную величину, исключающую появление дефектов на поверхности окна детали, по следующей формуле:
Figure 00000002
где μ - вязкость смазочно-охлаждающей жидкости;
D - диаметр детали;
Dш - диаметр деформирующего элемента;
σт - предел текучести обрабатываемого материала;
Е - модуль упругости Юнга материала детали;
ρш - плотность материала деформирующего элемента;
Vш - объем деформирующего элемента;
l - заданная величина перемещения деформирующего элемента в окно детали;
n - частота вращения детали;
Х - размер окна в детали;
dтр - диаметр державки деформирующего элемента.
В нашем случае, когда ДЭ выходит с поверхности на окно, на шар, в осевом направлении, действуют следующие силы (фиг.1): сила, обеспечиваемая давлением насоса FH, сила вязкости FTP и сила инерции m*а. По второму закону Ньютона: сумма всех сил, действующих на тело, равна произведению массы этого тела на его ускорение:
Figure 00000003
Сила, обеспечиваемая давлением насоса, на ДЭ определяется из выражения:
Figure 00000004
где Р - давление в гидравлической системе;
Dш - диаметр ДЭ.
Давление, необходимое для ППД, определяется по следующей формуле [4]:
Figure 00000005
где σT - предел текучести обрабатываемого материала;
Е - модуль упругости (Юнга);
D - диаметр обрабатываемой поверхности.
Сила вязкого трения [5] (фиг.2):
Figure 00000006
где μ - динамический коэффициент вязкости;
Figure 00000007
- градиент скорости;
S - площадь слоя.
Площадь слоя S выражается формулой:
Figure 00000008
где l - допуск на вылет ДЭ.
Скорость ν прохождения ДЭ окна определяется выражением:
Figure 00000009
где n - частота вращения шпинделя;
t - время отсутствия нагрузки;
Х - размер окна.
Расстояние между слоями у:
Figure 00000010
где dTP - диаметр державки деформирующего элемента.
Градиент скорости:
Figure 00000011
Ускорение ДЭ под действием суммарной силы определяется выражением:
Figure 00000012
Время t - это время прохождения окна размером X мимо ДЭ с линейной скоростью ν.
Figure 00000013
Масса ДЭ m равна произведению плотности ρш материала на его объем Vш:
Figure 00000014
Динамический коэффициент вязкости μ рассчитывается путем подставления формул (3) в (2), (5) и (6) в (4), (8) в (7) и затем (2), (4), (7) и (9) в (1), получая искомую формулу:
Figure 00000015
Таким образом, зная размеры окна Х, режим обработки (частоту вращения детали) n, материал ρш и размеры Dш, ДЭ, материал детали σТ, Е и ее диаметр D, диаметр державки ДЭ dТР, мы можем обеспечить вылет ДЭ l на заданную (допустимую) величину, определив по формуле (10) динамический коэффициент вязкости μ жидкости, обеспечивающей создание усилия на ДЭ.
Источники информации
1. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. - М.: Машиностроение, 2002, с.7.
2. Луговский В.В. Инструмент для поверхностного пластического деформирования. Патент РФ №2087292.
3. Бобович Л.В., Семко В.А., Доваль В.И. Устройство для снятия фасок на гранях окон внутри цилиндра. Авторское свидетельство СССР №252047.
4. Полевой С.П., Евдокимов В.Д. Упрочнение машиностроительных материалов: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1994, с.370.
5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: "Химия", 1973, с.26-27.

Claims (1)

  1. Способ обработки поверхностно-пластическим деформированием прерывистых поверхностей цилиндрических деталей с окнами, включающий воздействие деформирующим элементом на поверхность детали, отличающийся тем, что воздействуют на вращающуюся деталь установленным в державке деформирующим элементом в виде шара, усилие которого создают с помощью смазочно-охлаждающей жидкости, вязкость которой определяют из условия обеспечения перемещения деформирующего элемента в окно детали на заданную величину, исключающую появление дефектов на поверхности окна детали, по следующей формуле:
    Figure 00000016
    где μ - вязкость смазочно-охлаждающей жидкости;
    D - диаметр детали;
    Dш - диаметр деформирующего элемента;
    σт - предел текучести обрабатываемого материала;
    Е - модуль упругости Юнга материала детали;
    ρш - плотность материала деформирующего элемента;
    Vш - объем деформирующего элемента;
    l - заданная величина перемещения деформирующего элемента в окно детали;
    n - частота вращения детали;
    Х - размер окна в детали;
    dTP - диаметр державки деформирующего элемента.
RU2005114099/02A 2005-05-11 2005-05-11 Способ обработки прерывистых поверхностей поверхностно-пластическим деформированием RU2283747C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114099/02A RU2283747C1 (ru) 2005-05-11 2005-05-11 Способ обработки прерывистых поверхностей поверхностно-пластическим деформированием

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114099/02A RU2283747C1 (ru) 2005-05-11 2005-05-11 Способ обработки прерывистых поверхностей поверхностно-пластическим деформированием

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2283747C1 true RU2283747C1 (ru) 2006-09-20

Family

ID=37113833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005114099/02A RU2283747C1 (ru) 2005-05-11 2005-05-11 Способ обработки прерывистых поверхностей поверхностно-пластическим деформированием

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2283747C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542214C1 (ru) * 2013-11-18 2015-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Способ раскатывания деталей шаровым инструментом

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542214C1 (ru) * 2013-11-18 2015-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Способ раскатывания деталей шаровым инструментом

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qosimova et al. Influence of The Design of The Rolling Roller on The Quality of The Surface Layer During Plastic Deformation on the Workpiece
US8782902B2 (en) Method of making bearing using ultrasonic nano crystal surface modification technology
Jouini et al. The ability of precision hard turning to increase rolling contact fatigue life
Mitin et al. Static analysis of cutting inserts in a smoothing tool by simulation
Zhang et al. Microstructuring of surfaces by two-stage vibration-assisted turning
Kindrachuk et al. The friction mechanism between surfaces with regular micro grooves under boundary lubrication
RU2283747C1 (ru) Способ обработки прерывистых поверхностей поверхностно-пластическим деформированием
Zaleski et al. The investigations of the surface layer properties of C45 steel after plasma cutting and centrifugal shot peening
Rana et al. Advances in abrasive flow finishing
Hasegawa et al. Estimation Method of Micropitting Life from SN Curve Established by Residual Stress Measurements and Numerical Contact Analysis
Ferreira et al. Laser texturing of piston ring for tribological performance improvement
Ding et al. Running-in performance of 7075 aluminum alloy strengthened by burnishing technology
Luca Investigations into the use of ball-burnishing of hardened steel components as a finishing process
Maheshwari et al. The role of burnishing process in manufacturing industry-A state-of-the-art survey
Hutchings The challenge of wear
JP2006026778A (ja) 摺動面形成方法および摺動部材における摺動面形状
da Costa Castanhera et al. Cutting forces, surface roughness and tool life in high-speed milling of hardened steel convex surface
RU2210626C1 (ru) Способ формирования антифрикционных покрытий на металлических поверхностях пар трения
Abe et al. Forward extrusion of aluminium alloy billet using oil containing fine ceramic particles
Coba Salcedo et al. Study of the influence of the honing process by plastic deformation on the turning of AISI 1045steel
WO1995020465A1 (en) Surface grinding
Chervach et al. Burnishing tool actuators and their influence on the burnishing force components
Koszela et al. The Influence of Structuring Surfaces and Slide Burnishing on Tribological Properties
Dyl The burnishing strengthen shafts neck of centrifugal pumps
Walia et al. Modelling of centrifugal-force-assisted abrasive flow machining

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080512