RU2464153C1 - Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation - Google Patents

Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Info

Publication number
RU2464153C1
RU2464153C1 RU2011107496A RU2011107496A RU2464153C1 RU 2464153 C1 RU2464153 C1 RU 2464153C1 RU 2011107496 A RU2011107496 A RU 2011107496A RU 2011107496 A RU2011107496 A RU 2011107496A RU 2464153 C1 RU2464153 C1 RU 2464153C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
grinding
workpiece
grinding wheel
surface
reinforcing member
Prior art date
Application number
RU2011107496A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011107496A (en )
Inventor
Евгений Степанович Киселев (RU)
Евгений Степанович Киселев
Евгений Николаевич Лексин (RU)
Евгений Николаевич Лексин
Олег Валерьевич Благовский (RU)
Олег Валерьевич Благовский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
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
Grant date

Links

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used for finishing and surface hardening. Blank is fed relative to grinding wheel and indenter. The latter is arranged level with grinding wheel face in direction of feed. Indenter has strip contact with blank machined surface and is made from material with hardness exceeding than of the blank Ultrasound frequency amplitude modulated oscillations are imparted to hardening element.
EFFECT: reduced deformation forces, developed compressing residual stresses in bank surface layer.
1 dwg, 1 tbl

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 refers to mechanical engineering and can be used for finishing and hardening blanks such as bodies of rotation of different metals and alloys.

Известен комбинированный способ шлифования с фрикционным поверхностным упрочнением по патенту РФ №2241587 (опубл. 10.12.2004, B24B 39/00). Known grinding method combined with the frictional surface hardening by RF Patent №2241587 (publ. 10.12.2004, B24B 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. In accordance with this treatment is performed combined tool comprising a common housing in the form of a sleeve and coaxially disposed thereon the grinding wheel and the reinforcing tool. 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. Increased productivity and machining quality in this method is achieved through the installation of a grinding wheel to an axial displacement of the peripheral cutting layer providing recoverability of the outer diameter and changes the oscillation amplitude of its cutting layer, and the reinforcing tool - with the possibility of inclination to a plane perpendicular to the overall combined tool axis of rotation .

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. The obstacles to achieve the said below technical result, when using the known method include the fact that the known method does not provide an effective hardening of the surface layer of the workpiece, since a large part of plastic deformation work expended to move the wave is plastically displaced reinforcing tool preform material. Кроме того, в процессе такой комбинированной обработки упрочненный слой снимается рабочей поверхностью шлифовального круга. In addition, during such a combined treatment hardened layer is removed the working surface of the grinding wheel. В результате глубина упрочненного слоя относительно невелика. 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, B24B 39/04), принятый за прототип. Another known method for the combined treatment and grinding surface plastic deformation blanks such as bodies of rotation on the RF Patent №2006128862 (publ. 20.02.2008, B24B 39/04), received as a prototype. 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. In accordance with the combined treatment is carried out and the grinding wheel at the end of the reinforcing tool for a round outer grinding with the longitudinal feed of the working cycle, in step sparking. Причем упрочняющий инструмент настраивают с натягом относительно прошлифованной поверхности, т.е. Wherein the reinforcing tool is adapted with respect to interference abraded surface, i.e. с вылетом относительно рабочей поверхности шлифовального круга, и перемещают в процессе обработки вместе со шлифовальным кругом вдоль обрабатываемой поверхности заготовки. tickets relative to the working surface of the grinding wheel, and is moved during processing together with the grinding wheel along the machined surface of the workpiece. При этом деформирующий инструмент располагают в одном сечении со шлифовальным кругом таким образом, чтобы вытесняемая деформирующим инструментом волна материала заготовки подрезалась кругом. When this deforming tool is arranged in one section with the grinding wheel so that the displaced deforming tool wave workpiece material around undercuts.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в качестве упрочняющего элемента используется индентор, пятно 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. The obstacles to achieve the said below technical result, when using the known method include the fact that as the reinforcing member is used indenter whose contact area with the treated surface of the workpiece has the shape of an ellipse, resulting in a hardening of the surface being treated during treatment is not uniform, and the absolute value of compressive residual stress is relatively small.

Технический результат состоит в повышении качества изготавливаемых комбинированной обработкой деталей за счет формирования в их поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений большой 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 матер The technical result consists in improving the quality of manufactured combined treatment of parts by forming in their surface layer of compressive residual stresses large size and increase the process productivity by applying the amplitude-modulated ultrasonic oscillations on the reinforcing member, and as the last used plate having a workpiece strip contact and made of a material whose hardness exceeds the hardness of the processed mater иала. iala.

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 пере In step sparking to the treated surface of the workpiece is fed reinforcing member having a machined surface of the workpiece strip contact and configured with an interference fit relative to the operational size by grinding to achieve the said technical result in the present process combination finishing at the end of cycle round outer grinding traverse, wherein the reinforcing member plastically deforms and hardens the surface layer of the preform with the simultaneous formation feather д собой «волны» вытесненного материала. d a "wave" of material displaced. Вершина этой волны подрезается рабочей поверхностью шлифовального круга, при этом облегчаются условия работы выглаживателя, что способствует увеличению степени и глубины упрочнения. The top of this wave is cut working surface of the grinding wheel, wherein the condition ameliorated smoother operation, which increases the degree and depth of hardening. Использование амплитудно-модулированных ультразвуковых колебаний способствует значительному снижению усилий деформирования, необходимых для получения эквивалентных деформаций, позволяя уменьшить высоту микронеровностей в 2-2,5 раза, получить высокую поверхностную микротвердость, создать сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое. Using the amplitude-modulated ultrasonic vibration greatly reduces deformation effort required to obtain equivalent strain, allowing to reduce the height of microroughness 2-2.5 times to obtain higher surface microhardness create residual compressive stresses in the surface layer.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в использовании упрочняющего элемента более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, имеющего с обрабатываемой поверхностью заготовки полосовой контакт и настроенного с вылетом относительно абразивного инструмента вдоль оси обрабатываемой заготовки так, чтобы он располагался на одном уровне с торцом круга, и с наложением на упрочняющий элемент амплитудно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты. Distinguishing features of the proposed method consist in the use of the reinforcing member of higher hardness as compared with hardness of the workpiece material having a processed surface of the workpiece strip contact and configured tickets relatively abrasive tool along the workpiece axis so that it is positioned flush with the end of the circle, and overlaid on the reinforcing member of the amplitude-modulated ultrasonic frequency. Это позволяет формировать сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое обработанной детали, а также увеличить производительность до 2 раз при сохранении или улучшении заданных параметров качества поверхностного слоя обработанной детали. This allows the formation of compressive residual stresses in the surface layer of the workpiece, and also to increase the performance up to 2 times, while maintaining or improving the quality parameters specified surface layer of the machined workpiece.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления, заключаются в следующем. Detailed Description of implementation, are 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. Summary of the invention consists in the fact that the combined treatment of the workpiece are rotating grinding wheel and the reinforcing tool to the end of the cycle round outer grinding traverse, in step sparking, which is moved relative to the workpiece. В качестве упрочняющего элемента используют индентор, имеющий с обрабатываемой поверхностью заготовки полосовой контакт. As the reinforcing member using an indenter having a machined surface of the workpiece contact strip. 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 выставлен на одном уровне с торцом круга. The indenter is made of a material whose hardness exceeds the hardness of the material being pressed against the abraded surface and arranged in a cross-section with the grinding wheel so that the displaced reinforcing tool wave workpiece material undercut circle, and the reinforcing member was exposed flush with the end of the circle . 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. As a result, wave clipping range decreases the work of the reinforcing member spent on deformation and displacement of the wave, and increases the proportion of directly consumed for hardening the surface layer of the workpiece. При этом упрочняющему элементу сообщают амплитудно-модулированные колебания ультразвуковой частоты, которые существенно снижают затраты на трение в зоне обработки, а следовательно, - снижают теплосиловую напряженность. In this case the reinforcing member reported amplitude-modulated ultrasonic frequency vibrations which significantly reduce the friction cost in the processing zone, and hence - of heat reduces tension.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором представлены варианты комбинированной обработки. The proposed method is illustrated in the drawing, which shows embodiments of a combined treatment. На схеме показаны: The diagram shows:

1 - шлифовальный круг; 1 - grinding wheel;

2 - заготовка; 2 - blank;

3 - упрочняющий инструмент; 3 - reinforcing tool;

Vc - скорость подачи стола. Vc - speed of the feed table.

Комбинированной упрочняющей обработке подвергали цилиндрические заготовки диаметром 50 мм и длиной 170 мм, изготовленные из конструкционной стали 40Х, быстрорежущей стали Р18 и коррозионно-стойкой подшипниковой стали 95Х18. Combined subjected to hardening treatment cylindrical billet of 50 mm diameter and 170 mm long, made of structural steel 40X speed steel R18 and corrosion resistant bearing steel 95X18. Обработку осуществляли на круглошлифовальном станке мод. The treatment was carried out on circular grinding machine modes. 3М151В 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 40 л/мин, подача 0,02 мм/ход, окружная скорость заготовки 20 м/мин, скорость продольной подачи стола - 30 мм/мин; 3M151V grinding wheel with 24A25NS17K26 modes: operating speed range of 50 m / s, the circumferential speed of the workpiece - 20 m / min, coolant - 3% emulsion Avtokat-F78, the total volumetric flow rate of coolant 40 l / min Feed 0.02 mm / stroke, workpiece peripheral speed of 20 m / min, the speed of longitudinal feed table - 30 mm / min; глубина резания - 0,02 мм. depth of cut - 0.02 mm.

В результате комбинированной упрочняющей обработки глубина залегания сжимающих остаточных напряжений увеличилась до 2,7 раз при значении среднего арифметического отклонения профиля обработанной поверхности до 1,0 мкм. As a result of the combined hardening treatment depth of compressive residual stress was increased to 2.7 time the value of the arithmetic average roughness of the treated surface to 1.0 microns.

Результаты исследований параметров качества поверхностного слоя заготовок из стали 95Х18, сформированных в процессе комбинированной обработки шлифованием и твердосплавным выглаживанием с наложением УЗК Results of studies of quality parameters of the surface layer of steel billets 95X18 formed in combined treatment by grinding and smoothing carbide overlay USI
Усилие прижима упрочняющего элемента P, H Clamping force of the reinforcing member P, H Максимальные сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое σ, МПа The maximum compressive residual stresses in the surface layer, σ, MPa Среднее отклонение профиля Ra, мкм The average roughness Ra, microns
без модуляции without modulation с наложением модулированных колебаний superposition modulated oscillations без модуляции without modulation с наложением модулированных колебаний superposition modulated oscillations
50 50 275 275 301 301 0,44 0.44 0,4 0.4
75 75 292 292 323 323 0,64 0.64 0,58 0.58
100 100 311 311 342 342 0,82 0.82 0,74 0.74
125 125 354 354 390 390 0,99 0.99 0,89 0.89
150 150 373 373 410 410 1,12 1.12 1,0 1.0

Claims (1)

  1. Способ комбинированной обработки шлифованием и поверхностным пластическим деформированием в конце рабочего цикла круглого наружного шлифования с продольной подачей, при котором на этапе выхаживания обработку вращающейся заготовки ведут шлифовальным кругом и упрочняющим элементом, относительно которых перемещают обрабатываемую заготовку, отличающийся тем, что в качестве упрочняющего элемента используют индентор, расположенный на одном уровне с торцом шлифовального круга в направлении движения подачи, имеющий с обрабатываемой пов combined processing method grinding and surface plastic deformation at the end of the round external grinding with the longitudinal feed of the working cycle, wherein the step of lead the grinding wheel and the reinforcing member nursing treatment rotating the workpiece relative to which moves the workpiece, characterized in that the reinforcing member is used indentor located flush with the end face of the grinding wheel in the direction of feed motion having the treated dressing рхностью заготовки полосовой контакт и выполненный из материала, твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала заготовки, при этом упрочняющему элементу сообщают амплитудно-модулированные колебания ультразвуковой частоты. rhnostyu preform and contact strip made of a material whose hardness exceeds the hardness of the workpiece material, the reinforcing member reported amplitude-modulated ultrasonic frequency vibrations.
RU2011107496A 2011-02-25 2011-02-25 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation RU2464153C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011107496A RU2464153C1 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011107496A RU2464153C1 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011107496A true RU2011107496A (en) 2012-08-27
RU2464153C1 true RU2464153C1 (en) 2012-10-20

Family

ID=46937528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011107496A RU2464153C1 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2464153C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU358136A1 *
SU1243935A1 *
US5931038A (en) * 1997-02-25 1999-08-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of machining bore surface of cylinder block and apparatus therefor
RU2170654C1 (en) * 1999-11-16 2001-07-20 Ульяновский государственный технический университет Method for strengthening parts by surface plastic deforming
RU2006128862A (en) * 2006-08-08 2008-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уль новский государственный технический университет" (RU) Method combined treatment by grinding and surface plastic deformation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU358136A1 *
SU1243935A1 *
US5931038A (en) * 1997-02-25 1999-08-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of machining bore surface of cylinder block and apparatus therefor
RU2170654C1 (en) * 1999-11-16 2001-07-20 Ульяновский государственный технический университет Method for strengthening parts by surface plastic deforming
RU2006128862A (en) * 2006-08-08 2008-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уль новский государственный технический университет" (RU) Method combined treatment by grinding and surface plastic deformation

Also Published As

Publication number Publication date Type
RU2011107496A (en) 2012-08-27 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006320907A (en) Micro-laser peening treatment using powder and film, and micro-laser peening-treated component
Loh et al. Effects of ball burnishing parameters on surface finish—a literature survey and discussion
US2942389A (en) Gear finishing
US2562643A (en) Multiple hammer
US6722175B2 (en) Ultrasonic machining and reconfiguration of braking surfaces
US5664991A (en) Microfinishing and roller burnishing machine
JP2002248522A (en) Method of manufacturing metal belt for continuously variable transmission
Fathallah et al. Effects of abrasive type cooling mode and peripheral grinding wheel speed on the AISI D2 steel ground surface integrity
US20110030663A1 (en) Method for preparing a surface for applying a thermally sprayed layer
CN101448593A (en) Method of machining the bearing seats of the main and rod bearings of crankshafts
JP2004169063A (en) Rotator having excellent fatigue strength and long service life and its production method
US20110183580A1 (en) Apparatus and method for intricate cuts
CN1924030A (en) Metal surface nanolizing method of supersonic wave high-energy surface machinery processing
JP2000317804A (en) Wire of wire saw and wire treatment device
JP2010167509A (en) Fixed-abrasive grain saw wire and cutting method
KR101126580B1 (en) Screw manufacturing method for auto transmission
JP2012139743A (en) Saw wire
US6761621B2 (en) Gear and method of manufacturing gear
Gharbi et al. Ductility improvement of aluminum 1050A rolled sheet by a newly designed ball burnishing tool device
RU2354715C1 (en) Strengthening method of details made of constructional material
Thamizhmanii et al. A study of multi-roller burnishing on non-ferrous metals
Saï et al. Influence of finishing by burnishing on surface characteristics
CN104647147A (en) Carbon fiber composite rotary ultrasonic milling and grinding device and method
Li et al. Study on minimum quantity lubrication in micro-grinding
JP2003211333A (en) Sliding guide structure for machine tool

Legal Events

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

Effective date: 20130226