RU2329131C2

RU2329131C2 - Method of regular microrelief creation on cylindrical billets

Info

Publication number: RU2329131C2
Application number: RU2006128858/02A
Authority: RU
Inventors: Евгений Степанович Киселев (RU); Евгений Степанович Киселев; Зо Валерьевна Степчева (RU); Зоя Валерьевна Степчева; Владислав Николаевич Ковальногов (RU); Владислав Николаевич Ковальногов
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-07-20
Also published as: RU2006128858A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: rotary motion is sent to billet. Tool is brought and pressed to billet surface. Ultrasonic vibrations that are modulated by amplitude are sent to the tool, and it is directed along processed surface for creation of regular microrelief in the form of grooves that make grid with the following parameters: t - axial pitch of grooves, micrometer, l - circular pitch of grooves, micrometer; χ - angle of microrelief grid, degrees. At that tool delivery along processed surface is executed by means of its displacement for distance S, mm, for one rotation of billet. Invention description contains mathematic formula for calculation of mentioned distance S.

EFFECT: even retention of lubricant on processed surface of part and stabilisation of parameters of part surface layer quality and it operational properties.

3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке поверхностным пластическим деформированием наружных и внутренних поверхностей вращения цилиндрических заготовок из различных металлов и сплавов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the processing of surface plastic deformation of the outer and inner surfaces of rotation of cylindrical billets of various metals and alloys.

Известен способ поверхностного пластического деформирования деталей по авторскому свидетельству СССР №1255405 (опубл. 07.09.86, В24В 39/00), при котором изменяют величины статической нагрузки, прикладываемой к инструменту, и амплитуды сообщаемых ему ультразвуковых колебаний. Обработка указанным способом обеспечивает упрочнение поверхностного слоя заготовки при меньшем силовом воздействии на него, практически исключающем коробление заготовки. Однако микрорельеф, образующийся на обработанной этим способом поверхности, не регулярен, что ухудшает эксплуатационные свойства деталей, особенно работающих в условиях трения в смазочной среде.A known method of surface plastic deformation of parts according to the author's certificate of the USSR No. 1255405 (publ. 07.09.86, V24V 39/00), in which the magnitude of the static load applied to the tool, and the amplitude of the ultrasonic vibrations communicated to him. Processing in this way provides hardening of the surface layer of the workpiece with less force acting on it, virtually eliminating warping of the workpiece. However, the microrelief formed on the surface treated by this method is not regular, which affects the operational properties of parts, especially those working under friction in a lubricating medium.

Известен также способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием по патенту РФ №2170654 (опубл. 20.07.2001, В24В 39/00), при котором используют ультразвуковые колебания, модулированные синусоидальным сигналом. Вследствие уменьшения коэффициента затухания таких колебаний способ обеспечивает увеличение степени упрочнения обрабатываемой детали. В результате обработки по этому способу на обработанной поверхности детали регулярный микрорельеф автоматически формируется лишь при обработке цилиндрических поверхностей. Однако даже в этом случае впадины регулярного микрорельефа равномерно распределены по поверхности только в одном направлении - окружном направлении движения заготовки.There is also known a method of hardening parts by surface plastic deformation according to the patent of the Russian Federation No. 2170654 (publ. July 20, 2001, B24B 39/00), in which ultrasonic vibrations modulated by a sinusoidal signal are used. Due to the decrease in the attenuation coefficient of such oscillations, the method provides an increase in the degree of hardening of the workpiece. As a result of processing by this method, a regular microrelief is automatically formed on the treated surface of the part only when processing cylindrical surfaces. However, even in this case, the depressions of the regular microrelief are uniformly distributed over the surface in only one direction — the circumferential direction of movement of the workpiece.

Известен способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием деталей типа тел вращения по авторскому свидетельству СССР №1523316 (опубл. 23.11.88, В24В 39/00), принятый за прототип. Инструменту сообщают ультразвуковые колебания с изменяющейся по заданной зависимости амплитудой и перемещают его эквидистантно обрабатываемой поверхности вращающейся заготовки. Равномерность распределения микрорельефа на обработанной поверхности вращения при этом обеспечивают за счет изменения частоты модулирующей функции в зависимости от текущего диаметра детали.A known method of hardening parts by surface plastic deformation of parts such as bodies of revolution according to the author's certificate of the USSR No. 1523316 (publ. 23.11.88, B24B 39/00), adopted as a prototype. The tool is informed by ultrasonic vibrations with amplitude varying in a given relationship and moving it to the equidistant machined surface of the rotating workpiece. The uniform distribution of the microrelief on the machined surface of rotation is ensured by changing the frequency of the modulating function depending on the current diameter of the part.

Однако и этот способ обеспечивает формирование регулярного микрорельефа, впадины которого равномерно распределены по поверхности только в одном направлении - окружном направлении движения заготовки.However, this method also provides the formation of a regular microrelief, the troughs of which are uniformly distributed on the surface in only one direction - the circumferential direction of movement of the workpiece.

Технический результат состоит в обеспечении формирования регулярного микрорельефа по всей цилиндрической поверхности детали в виде равномерной сетки канавок с заданными параметрами в окружном и осевом направлении. Это будет способствовать равномерному удержанию смазки на поверхности детали, а также стабилизации параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств детали.The technical result consists in ensuring the formation of a regular microrelief over the entire cylindrical surface of the part in the form of a uniform grid of grooves with predetermined parameters in the circumferential and axial directions. This will contribute to uniform retention of lubricant on the surface of the part, as well as stabilization of the quality parameters of the surface layer and the operational properties of the part.

В предлагаемом способе для создания регулярного микрорельефа цилиндрической заготовке сообщают вращательное движение, инструмент подводят и прижимают к обрабатываемой поверхности, сообщают ему ультразвуковые колебания, модулированные по амплитуде для обеспечения выдавливания канавок, и осуществляют его подачу вдоль обрабатываемой поверхности цилиндрической заготовки. Для получения микрорельефа в виде сетки канавок со следующими параметрами: t - осевой шаг канавок, мкм; l - окружной шаг канавок, мкм; χ - угол сетки микрорельефа, град., величину перемещения инструмента за 1 оборот заготовки определяют по зависимостиIn the proposed method for creating a regular microrelief, the cylindrical workpiece is informed of rotational movement, the tool is brought and pressed to the surface to be treated, ultrasound vibrations are modulated in amplitude to allow the grooves to be extruded, and it is fed along the machined surface of the cylindrical workpiece. To obtain a microrelief in the form of a grid of grooves with the following parameters: t is the axial pitch of the grooves, microns; l is the circumferential pitch of the grooves, microns; χ is the angle of the microrelief grid, deg., the value of tool movement for 1 revolution of the workpiece is determined by the dependence

где d - диаметр детали, мм; а

.where d is the diameter of the part, mm; but

.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена схема получения микрорельефа и показаны все определяющие его параметры, на фиг.2 - фотография исходного микрорельефа заготовки, на фиг.3 - полученный по данному способу микрорельеф детали.The proposed method is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of the production of a microrelief and shows all the parameters that determine it, Fig. 2 shows a photograph of the original microrelief of a workpiece, and Fig. 3 shows a microrelief of a part.

Отличительный признак предлагаемого способа заключается в назначении величины перемещения инструмента за 1 оборот заготовки по математической зависимости (1). Это позволит повысить качество обработки за счет распределения на обработанной поверхности микрорельефа в виде равномерной сетки канавок с заданными параметрами l, t и χ.A distinctive feature of the proposed method is the assignment of the tool displacement per 1 revolution of the workpiece according to the mathematical dependence (1). This will improve the quality of processing due to the distribution on the treated surface of the microrelief in the form of a uniform grid of grooves with the given parameters l, t and χ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementing the method are as follows.

Упрочняющей обработке подвергали цилиндрические заготовки диаметром - 40 мм и длиной 220 мм, изготовленные из стали 95Х18ШТ. Обработку осуществляли на токарно-винторезном станке модели УТ16-ПМ с режимами: окружная скорость заготовки - 37 м/мин, величина усилия выглаживания - 250 Н, радиус выглаживателя - 1,5 мм. Для получения регулярного микрорельефа в виде сетки канавок с параметрами l=840 мкм, t=750 мкм, χ=35° величина перемещения инструмента за 1 оборот заготовки составила S=0,114 мм. В результате обработки получен регулярный микрорельеф на цилиндрической поверхности детали в виде канавок, образующих сетку с заданными параметрами, показанный на фиг.3.Hardening treatment was performed on cylindrical billets with a diameter of 40 mm and a length of 220 mm made of steel 95Kh18ShT. The processing was carried out on a UT16-PM model screw-cutting lathe with the following modes: peripheral workpiece speed - 37 m / min, smoothing force value - 250 N, smoothing radius - 1.5 mm. To obtain a regular microrelief in the form of a grid of grooves with parameters l = 840 μm, t = 750 μm, χ = 35 °, the tool displacement per 1 revolution of the workpiece was S = 0.114 mm. As a result of processing, a regular microrelief is obtained on the cylindrical surface of the part in the form of grooves forming a grid with predetermined parameters, shown in Fig. 3.

Claims

A method of creating a regular microrelief on cylindrical workpieces, including communicating rotational movement to the workpiece, bringing and pressing the tool to the surface of the workpiece, and communicating to the tool ultrasonic vibrations modulated in amplitude to allow the grooves to be extruded, and supplying it along the machined surface, characterized in that for creating a regular microrelief in the form of grooves forming a grid with the following parameters: t is the axial pitch of the grooves, microns; 1 - circumferential pitch of the grooves, microns; χ - the angle of the grid microrelief, deg., the supply of the tool along the work surface is carried out by ensuring the movement of the tool S, mm, for one revolution of the workpiece, equal to:

where d is the diameter of the part, mm, and