RU2423220C1 - Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation - Google Patents
Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423220C1 RU2423220C1 RU2009140278/02A RU2009140278A RU2423220C1 RU 2423220 C1 RU2423220 C1 RU 2423220C1 RU 2009140278/02 A RU2009140278/02 A RU 2009140278/02A RU 2009140278 A RU2009140278 A RU 2009140278A RU 2423220 C1 RU2423220 C1 RU 2423220C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- grinding
- hardening
- grinding wheel
- indenter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для чистовой обработки и упрочнения заготовок деталей типа тел вращения из различных металлов и сплавов.The invention relates to mechanical engineering and can be used for finishing and hardening workpieces of parts such as bodies of revolution from various metals and alloys.
Известен комбинированный способ шлифования с фрикционным поверхностным упрочнением по патенту РФ №2241587 (опубл. 10.12.2004, В24В 39/00). В соответствии с ним обработку выполняют комбинированным инструментом, содержащим общий корпус в виде втулки и расположенные на нем соосно шлифовальный круг и упрочняющий инструмент. Повышение производительности и качества обработки в указанном способе достигается за счет установки шлифовального круга с аксиальным смещением периферийного режущего слоя с обеспечением возможности восстановления наружного диаметра и изменения амплитуды осцилляции его режущего слоя, а упрочняющего инструмента - с возможностью наклона к плоскости, перпендикулярной общей оси вращения комбинированного инструмента.Known combined grinding method with friction surface hardening according to the patent of Russian Federation No. 2241587 (publ. 10.12.2004, B24B 39/00). In accordance with it, the processing is performed with a combined tool containing a common housing in the form of a sleeve and a coaxial grinding wheel and a hardening tool located on it. Improving the productivity and quality of processing in the specified method is achieved by installing a grinding wheel with axial displacement of the peripheral cutting layer with the possibility of restoring the outer diameter and changing the oscillation amplitude of its cutting layer, and the hardening tool with the ability to tilt to a plane perpendicular to the common axis of rotation of the combined tool .
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что известный способ не обеспечивает эффективного упрочнения поверхностного слоя заготовки, поскольку значительная часть работы пластического деформирования затрачивается на перемещение волны пластически вытесненного упрочняющим инструментом материала заготовки. Кроме того, в процессе такой комбинированной обработки упрочненный слой снимается рабочей поверхностью шлифовального круга. В результате глубина упрочненного слоя относительно невелика.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that the known method does not provide effective hardening of the surface layer of the workpiece, since a significant part of the work of plastic deformation is spent on moving the wave of the workpiece material plastically displaced by the strengthening tool. In addition, during such a combined treatment, the hardened layer is removed by the working surface of the grinding wheel. As a result, the depth of the hardened layer is relatively small.
Известен также способ комбинированной обработки шлифованием и поверхностным пластическим деформированием заготовок деталей типа тел вращения по патенту РФ №2006128862 (опубл. 20.02.2008, В24В 39/04), принятый за прототип. В соответствии с ним комбинированную обработку ведут шлифовальным кругом и упрочняющим инструментом в конце рабочего цикла круглого наружного шлифования с продольной подачей, на этапе выхаживания. Причем упрочняющий инструмент настраивают с натягом относительно прошлифованной поверхности, т.е. с вылетом относительно рабочей поверхности шлифовального круга, и перемещают в процессе обработки вместе со шлифовальным кругом вдоль обрабатываемой поверхности заготовки. При этом деформирующий инструмент располагают в одном сечении со шлифовальным кругом таким образом, чтобы вытесняемая деформирующим инструментом волна материала заготовки подрезалась кругом.There is also a method of combined processing by grinding and surface plastic deformation of workpieces of parts such as bodies of revolution according to RF patent No. 2006128862 (publ. 02.20.2008, V24V 39/04), adopted as a prototype. In accordance with it, the combined processing is carried out by a grinding wheel and a hardening tool at the end of the working cycle of circular external grinding with longitudinal feed, at the stage of nursing. Moreover, the hardening tool is adjusted with an interference fit with respect to the polished surface, i.e. with a departure relative to the working surface of the grinding wheel, and move during processing together with the grinding wheel along the workpiece surface. In this case, the deforming tool is placed in the same section with the grinding wheel so that the wave of the workpiece material displaced by the deforming tool is cut in a circle.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в качестве упрочняющего элемента используется индентор, форма пятна контакта которого с обрабатываемой поверхностью заготовки имеет форму эллипса, в результате чего упрочнение обрабатываемой поверхности в процессе обработки происходит неравномерно, и абсолютная величина сжимающих остаточных напряжений относительно невелика. Кроме того, данный процесс имеет низкую производительность вследствие потери им точности на скоростях, используемых при реализации предлагаемого способа.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that an indenter is used as a reinforcing element, the shape of the contact spot of which with the workpiece surface being treated has the shape of an ellipse, as a result of which the surface being hardened during processing is uneven, and the absolute value of the compressive residual stresses is relatively small. In addition, this process has low productivity due to the loss of accuracy at the speeds used in the implementation of the proposed method.
Технический результат состоит в повышении качества комбинированной обработки за счет формирования в поверхностном слое обработанной детали сжимающих остаточных напряжений большей величины и увеличения производительности процесса путем наложения амплитудно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты на упрочняющий элемент, причем в качестве последнего используется пластина, имеющая с обрабатываемой заготовкой полосовой контакт и выполненная из материала, твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала.The technical result consists in improving the quality of the combined processing due to the formation of compressive residual stresses of a greater magnitude in the surface layer of the machined part and increasing the productivity of the process by superimposing amplitude-modulated ultrasonic frequency vibrations on the reinforcing element, and the plate having a strip contact with the workpiece is used as the latter and made of a material whose hardness exceeds the hardness of the material being processed.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе комбинированной чистовой обработки в конце цикла круглого наружного шлифования с продольной подачей, на этапе выхаживания, к обрабатываемой поверхности заготовки подводят упрочняющий элемент, имеющий с обрабатываемой поверхностью заготовки полосовой контакт и настроенный с натягом относительно операционного размера на шлифование, при этом упрочняющий элемент пластически деформирует и упрочняет поверхностный слой заготовки с одновременным образованием перед собой «волны» вытесненного материала. Вершина этой волны подрезается рабочей поверхностью шлифовального круга, при этом облегчаются условия работы выглаживателя, что способствует увеличению степени и глубины упрочнения. Использование амплитудно-модулированных ультразвуковых колебаний способствует значительному снижению усилий деформирования, необходимых для получения эквивалентных деформаций, позволяя уменьшить высоту микронеровностей в 2-3 раза, получить высокую поверхностную микротвердость, создать сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое.To achieve the technical result in the proposed method of combined finishing at the end of a round external grinding cycle with a longitudinal feed, at the stage of nursing, a reinforcing element is brought to the workpiece surface having a strip contact with the workpiece surface to be machined and tightened relative to the operational size for grinding, while the reinforcing element plastically deforms and strengthens the surface layer of the workpiece with the simultaneous formation of d “waves” of extruded material. The top of this wave is cut by the working surface of the grinding wheel, while the working conditions of the smoother are facilitated, which helps to increase the degree and depth of hardening. The use of amplitude-modulated ultrasonic vibrations contributes to a significant reduction in the deformation forces required to obtain equivalent deformations, making it possible to reduce the microroughness height by 2–3 times, obtain high surface microhardness, and create compressive residual stresses in the surface layer.
Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что при выхаживании осуществляют подачу заготовки путем ее перемещения относительно шлифовального круга и упрочняющего элемента, а упрочняющему элементу сообщают амплитудно-модулированные колебания ультразвуковой частоты, при этом в качестве упрочняющего элемента используют индентор, выполненный в виде пластины из материала, твердость которого превышает твердость материала заготовки, имеющий с обрабатываемой заготовкой контактную полосовую поверхность и расположенный с вылетом относительно поверхности круга в ту или иную сторону в направлении движения подачи.Distinctive features of the proposed method are that when nursing feed the workpiece by moving it relative to the grinding wheel and the reinforcing element, and the amplifying element is informed by amplitude-modulated ultrasonic frequency vibrations, while an indenter made in the form of a plate of material is used as the reinforcing element , the hardness of which exceeds the hardness of the workpiece material, having a contact strip surface with the workpiece being machined and located th tickets relative wheel surface in one direction or another in the direction of feed movement.
Это позволяет повысить качество обработки вследствие уменьшения высоты микронеровностей и формирования сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое обработанной детали, а также увеличить производительность до 2 раз при сохранении или улучшении параметров качества поверхностного слоя обработанной детали.This allows to improve the quality of processing due to a decrease in the height of microroughnesses and the formation of compressive residual stresses in the surface layer of the processed part, as well as to increase productivity up to 2 times while maintaining or improving the quality parameters of the surface layer of the processed part.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementation is as follows.
Сущность изобретения состоит в том, что комбинированную обработку вращающейся заготовки ведут шлифовальным кругом и упрочняющим инструментом в конце рабочего цикла круглого наружного шлифования с продольной подачей, на этапе выхаживания, относительно которых перемещают обрабатываемую заготовку. В качестве упрочняющего элемента используют индентор, имеющий с обрабатываемой поверхностью заготовки полосовой контакт. Индентор, выполненный из материала, твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала, прижимают к прошлифованной поверхности и располагают в одном сечении со шлифовальным кругом таким образом, чтобы вытесняемая упрочняющим инструментом волна материала заготовки подрезалась кругом, а сам упрочняющий элемент был настроен с вылетом относительно поверхности круга в ту или иную сторону в направлении движения подачи. В результате подрезки волны кругом уменьшается доля работы упрочняющего элемента, затрачиваемая на деформирование и перемещение этой волны, и увеличивается доля, непосредственно затрачиваемая на упрочнение поверхностного слоя заготовки. При этом упрочняющему элементу сообщают амплитудно-модулированные колебания ультразвуковой частоты, которые существенно снижают затраты на трение в зоне обработки, а следовательно - снижают теплосиловую напряженность.The essence of the invention lies in the fact that the combined processing of a rotating workpiece is carried out by a grinding wheel and a hardening tool at the end of the working cycle of circular external grinding with a longitudinal feed, at the nursing stage, relative to which the workpiece is moved. An indenter having a strip contact with the workpiece surface to be treated is used as a reinforcing element. An indenter made of a material whose hardness exceeds the hardness of the material being processed is pressed against a ground surface and placed in the same section as the grinding wheel so that the wave of workpiece material displaced by the reinforcing tool is cut in a circle and the reinforcing element itself is adjusted with a projection relative to the surface of the circle in one or the other side in the direction of feed movement. As a result of trimming the wave in a circle, the fraction of the work of the reinforcing element expended in deformation and movement of this wave decreases, and the proportion directly expended in strengthening the surface layer of the workpiece increases. In this case, the reinforcing element is informed by amplitude-modulated oscillations of the ultrasonic frequency, which significantly reduce the cost of friction in the processing zone, and therefore reduce the heat-power tension.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором представлены варианты комбинированной обработки. На схеме показаны:The proposed method is illustrated in the drawing, which shows the options for combined processing. The diagram shows:
1 - шлифовальный круг;1 - grinding wheel;
2 - заготовка;2 - blank;
3 - упрочняющий инструмент;3 - reinforcing tool;
а, б, в - варианты относительного положения круга и упрочняющего элемента.a, b, c - options for the relative position of the circle and the reinforcing element.
Комбинированной упрочняющей обработке подвергали цилиндрические заготовки диаметром 50 мм и длиной 170 мм, изготовленные из конструкционной стали 40Х, инструментальной быстрорежущей стали Р18 и коррозионно-стойкой подшипниковой стали 95Х18. Обработку осуществляли на круглошлифовальном станке мод. 3М151 В шлифовальным кругом 24А25НС17К26 с режимами: рабочая скорость круга 50 м/с, окружная скорость заготовки - 20 м/мин, СОЖ - 3% эмульсия Автокат-Ф78, общий объемный расход СОЖ 15 л/мин, подача 0,02 мм/ход, окружная скорость заготовки 20 м/мин, скорость продольной подачи стола - 30 мм/мин; глубина резания - 0,02 мм. В качестве СОЖ использовали 3%-ную эмульсию продукта Автокат-Ф78, которую подавали с объемным расходом 20 дм3/мин.A cylindrical billet with a diameter of 50 mm and a length of 170 mm made of structural steel 40X, tool high-speed steel P18 and corrosion-resistant bearing steel 95X18 was subjected to combined hardening treatment. Processing was carried out on a circular grinding machine mod. 3M151 In a grinding wheel 24A25NS17K26 with modes: working speed of a wheel of 50 m / s, peripheral speed of a workpiece - 20 m / min, coolant - 3% emulsion Avtokat-F78, total volumetric flow rate of coolant 15 l / min, feed 0.02 mm / stroke , the peripheral speed of the workpiece 20 m / min, the speed of the longitudinal feed of the table is 30 mm / min; cutting depth - 0.02 mm. As a coolant, we used a 3% emulsion of Avtokat-F78 product, which was supplied with a volumetric flow rate of 20 dm 3 / min.
В результате комбинированной упрочняющей обработки глубина залегания сжимающих остаточных напряжений увеличилась до 3 раз при значении среднего арифметического отклонения профиля обработанной поверхности до 0,1 мкм.As a result of combined hardening treatment, the depth of compressive residual stresses increased up to 3 times with the arithmetic mean deviation of the treated surface profile to 0.1 μm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009140278/02A RU2423220C1 (en) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009140278/02A RU2423220C1 (en) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009140278A RU2009140278A (en) | 2011-05-10 |
RU2423220C1 true RU2423220C1 (en) | 2011-07-10 |
Family
ID=44732237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009140278/02A RU2423220C1 (en) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2423220C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495741C1 (en) * | 2012-07-03 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation |
RU2503532C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of combined processing by turning and surface plastic deformation |
RU2548848C1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of surface plastic deformation |
RU2558311C2 (en) * | 2013-10-29 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Machining of low-stiffness complex-profile part blanks |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115266440A (en) * | 2022-08-02 | 2022-11-01 | 哈尔滨工业大学 | Self-rotating grinding and single abrasive particle impact scribing integrated experimental device |
-
2009
- 2009-10-30 RU RU2009140278/02A patent/RU2423220C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495741C1 (en) * | 2012-07-03 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation |
RU2503532C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of combined processing by turning and surface plastic deformation |
RU2548848C1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of surface plastic deformation |
RU2558311C2 (en) * | 2013-10-29 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Machining of low-stiffness complex-profile part blanks |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009140278A (en) | 2011-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2423220C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
CN103998178A (en) | Method and device for finishing workpieces | |
CN102019545B (en) | Superfinishing method of bearing rollaway surface | |
RU2464153C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
RU2464154C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
RU2464155C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
RU2503532C1 (en) | Method of combined processing by turning and surface plastic deformation | |
RU2458777C2 (en) | Method of part surface hardening by burnishing | |
RU2339499C2 (en) | Method of regular microrelief formation on surface of stocks by means of surface plastic forming | |
RU2294819C1 (en) | Flat surfaces pulse milling method with use of needle milling cutter | |
RU2548848C1 (en) | Method of surface plastic deformation | |
RU2495741C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
RU2182068C2 (en) | Method of surface grinding | |
RU2162398C2 (en) | Grinding method | |
RU2325261C2 (en) | Combined method for grinding and surface plastic deformation | |
RU2182067C2 (en) | Method of surface grinding | |
SU1756126A1 (en) | Method of combined tooling of rotating bodies | |
RU2458778C2 (en) | Method of nanorelief formation on part surfaces by two-pass by burnishing | |
RU2203172C2 (en) | Method for combination abrasive treatment by means of lengthwise-intermittent grinding discs | |
RU2291033C1 (en) | Part surface ultrasound treatment apparatus | |
JP2013129045A (en) | High frequency vibration inner surface grinding machine | |
RU2182069C2 (en) | Method of surface grinding | |
RU2373043C1 (en) | Method of finishing | |
RU83959U1 (en) | COMBINED GRINDING HEAD | |
RU2182070C2 (en) | Method of surface grinding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111031 |