RU2464153C1 - 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
- RU2464153C1 RU2464153C1 RU2011107496/02A RU2011107496A RU2464153C1 RU 2464153 C1 RU2464153 C1 RU 2464153C1 RU 2011107496/02 A RU2011107496/02 A RU 2011107496/02A RU 2011107496 A RU2011107496 A RU 2011107496A RU 2464153 C1 RU2464153 C1 RU 2464153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grinding
- workpiece
- grinding wheel
- indenter
- hardening
- 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, 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. 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 the Russian Federation No. 2241587 (publ. 10.12.2004, B24B 39/00). In accordance with it, the processing is performed by a combined tool containing a common body 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, B24B 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, B24B 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 strengthening 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, 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 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 contact spot of which with the workpiece surface being processed has the shape of an ellipse, as a result of which the surface being hardened during processing is uneven, and the absolute the value of compressive residual stresses 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 материала.The technical result consists in improving the quality of parts manufactured by combined processing due to the formation of large compressive residual stresses in their surface layer and increasing the productivity of the process by superimposing amplitude-modulated ultrasonic frequency vibrations on the reinforcing element, and the plate having a strip with a workpiece is used as the latter contact and made of a material whose hardness exceeds the hardness of the material being processed 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 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 2-2,5 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 being machined and adjusted with an interference fit relative to the operational size for grinding, while the reinforcing element plastically deforms and hardens 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, allowing a reduction in the height of microroughnesses by 2-2.5 times, obtaining high surface microhardness, and creating compressive residual 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. 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.Distinctive features of the proposed method are the use of a reinforcing element of higher hardness compared to the hardness of the material of the workpiece, which has a strip contact with the workpiece surface and is configured to reach the abrasive tool along the axis of the workpiece so that it is flush with the end of the circle, and superimposed on the reinforcing element amplitude-modulated oscillations of ultrasonic frequency. This allows you to form compressive residual stresses in the surface layer of the processed part, as well as increase productivity up to 2 times while maintaining or improving the specified 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 выставлен на одном уровне с торцом круга. 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. As a reinforcing element, an indenter is used having strip contact with the workpiece surface. 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 around and the reinforcing element is aligned with the end of the circle . As a result of trimming the wave around, the fraction of the work of the reinforcing element spent on deformation and movement of this wave decreases, and the proportion directly spent on hardening 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-stress intensity.
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;
Vc - скорость подачи стола.Vc - table feed rate.
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. Обработку осуществляли на круглошлифовальном станке мод. 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; глубина резания - 0,02 мм.A cylindrical billet with a diameter of 50 mm and a length of 170 mm made of structural steel 40X, high-speed steel P18 and corrosion-resistant bearing steel 95X18 was subjected to combined hardening treatment. The processing was carried out on a circular grinding machine mod. 3M151V grinding wheel 24A25NS17K26 with modes: working wheel speed 50 m / s, peripheral workpiece speed 20 m / min, coolant 3% emulsion Avtokat-F78, total coolant volume 40 l / min, feed 0.02 mm / stroke, the peripheral speed of the workpiece is 20 m / min, the longitudinal feed rate of the table is 30 mm / min; cutting depth - 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, the depth of the compressive residual stresses increased to 2.7 times with the arithmetic mean deviation of the profile of the treated surface to 1.0 μm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011107496/02A 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 |
---|---|---|---|
RU2011107496/02A 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 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 |
---|---|---|---|
RU2011107496/02A 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)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU358136A1 (en) * | В. М. Смел нский Московский автомеханический институт | METHOD OF COMBINED STRENGTHENING AND PROCESSING TREATMENT | ||
SU1243935A1 (en) * | 1985-02-20 | 1986-07-15 | Могилевский Машиностроительный Институт | Method of combination working by grinding and burnishing |
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 OF COMBINED PROCESSING BY GRINDING AND SURFACE PLASTIC DEFORMATION |
-
2011
- 2011-02-25 RU RU2011107496/02A patent/RU2464153C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU358136A1 (en) * | В. М. Смел нский Московский автомеханический институт | METHOD OF COMBINED STRENGTHENING AND PROCESSING TREATMENT | ||
SU1243935A1 (en) * | 1985-02-20 | 1986-07-15 | Могилевский Машиностроительный Институт | Method of combination working by grinding and burnishing |
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 OF COMBINED PROCESSING BY GRINDING AND SURFACE PLASTIC DEFORMATION |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011107496A (en) | 2012-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2423220C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
CN112756707A (en) | Surface composite strengthening method for ultrahigh-strength stainless steel gear | |
KR102173928B1 (en) | Method of surface treatment of metal products and metal products | |
RU2464153C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
RU2464155C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
RU2464154C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
CN102019545B (en) | Superfinishing method of bearing rollaway surface | |
RU2458777C2 (en) | Method of part surface hardening by burnishing | |
RU2503532C1 (en) | Method of combined processing by turning and surface plastic deformation | |
JP2013043255A (en) | Finish machining tool and machining method using the tool | |
RU2385213C1 (en) | Method to dress outer cylindrical surfaces | |
RU2294819C1 (en) | Flat surfaces pulse milling method with use of needle milling cutter | |
RU2495741C1 (en) | Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation | |
Grigoriev et al. | Characterization of microrelief forming on the hardened steel surface with ultrasonic reinforcing burnishing processing | |
RU2548848C1 (en) | Method of surface plastic deformation | |
RU2339499C2 (en) | Method of regular microrelief formation on surface of stocks by means of surface plastic forming | |
RU2286227C2 (en) | Method of manufacture of cutting tool blade, device for realization of this method and striker used in this device | |
Kienzler et al. | Burr minimization and removal by micro milling strategies or micro peening processes | |
RU2458778C2 (en) | Method of nanorelief formation on part surfaces by two-pass by burnishing | |
RU2611616C1 (en) | Method of long parts sizes stabilization | |
RU2757643C1 (en) | Method for surface-plastic deformation of the external surface of the part in the form of a rotation body | |
RU2162398C2 (en) | Grinding method | |
RU2286237C1 (en) | Method of recovery and hardening of the holes inner surfaces using the statico-pulsing internal roll burnishing | |
JP2007290052A (en) | Surface machining method | |
RU2440229C2 (en) | Method of processing super hard materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130226 |