SU1426764A1 - Способ упрочнени с ультразвуком нагружных цилиндрических поверхностей деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке давлением, в частности к упрочнению деталей с ультразвуком. Цель - повышение качества за счет снижени  шероховатости. Дл  этого пластическое деформирование поверхностного сло  детали осуш,ествл ют цилиндрическим инструментом в виде ролика. Ролик принудительно врашают относительно его оси и перемеш,ают возвратно-поступательно вдоль нее. Ультразвуковые колебани  от концентратора передают на две зоны ролика, отсто ш,их от оси концентратора на рассто нии не менее, чем величина его хода вдоль своей оси. Зону контакта ролика с поверхностью детали в процессе обработки поддерживают на оси концентратора . Ось его располагают под углом 50-75° к оси детали. Осевое возвратно- поступательное движение совменхают с направлением вращени  детали в зоне обработки , а его перемещение вдоль оси вра- шени  детали осуществл ют качением по образующей цилиндрической поверхности со скоростью вращени  п„, которую выбирают из соотношени  Пи, 8(Пд) : (Juda ). где s - подача ролика вдоль осп врагасип  летали; Пр, - скорость вра1цен|1  дета.и:; ilu. диаметр ролика. На торце кониеитрлтора выполнена цилиндрическа  выточка, (/гптичес- кий прижим ролика к дста.ш исущест- вл етс  пружиной. Это позвол о: получить оптимальный уровень волнистости профил  и глубины упрочненного с.ю . 1 н.п. ф-.чы, 3 ил., 1 табл. (С с/:

Description

гч:

о:

а

4

Изобретение относитс  к обработке материалов давлением, в частности к ультразвуковой упрочн юще-чистовой обработке металлических деталей.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества за счет снижени  шероховатости обработанной поверхности.

На фиг. 1 изображена схема дл  осуществлени  способа обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей ультразвуковым инструментом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Цилиндрическа  деталь 1 вращаетс  в контакте с вращающимс  и возвратно-поступательно перемещающимс  вдоль оси вращени  цилиндрическим роликом 2, на который воздействуют статическим усилием Ру и ультразвуковыми колебани ми через концентратор 3 от магнитострикционного преобразовател  4. В процессе обработки ролик 2, концентратор 3 вместе с магни- тострикционным преобразователем 4 перемешают вдоль детали 1 с подачей s; а скорость вращени  (качени ) ролика Пц выбирают по формуле, выраженной через скорость вращени  детали Пд, подачу s и диаметр ролика du. Возвратно-поступательное перемещение ролика в зоне обработки совпадает с направлением вращени  детали, а его ось располагаетс  под углом 50- 75° к оси детали и ультразвуковые колебани  на ролик передаютс  от концентратора в двух зонах, отсто щих от оси конденсатора на рассто нии не меньшем, чем величина хода ролика вдоль своей оси. Это обеспечиваетс  за счет выполнени  в торце концентратора цилиндрической выточки диаметром не меньше, чем величина удвоенного хода ролика вдоль его оси.

Статический прижим ролика к детали осуществл етс  механической пружиной (не показано), котора  воздействует на систему магнитостриктор - ролик и деталь.

Вращение и возвратно-поступательное перемещение ролика осуществл етс  отдельным устройством (не показано), посредством которого задаетс  требуема  скорость вращени , рассчитанна  по формуле

5Пд

п„ --- jrdu.

а также цикл возвратно-поступательного перемещени  за один оборот ролика.

Вывод формулы расчета скорости вращени  ролика производилс  из услови , что он в процессе обработки при пере- вдоль детали должен катитьс  но ней без проскальзывани . При таком условии путь, который он проходит вдоль детали , выражалс  через скорость его вращени  и диаметр ппцй,,, а также через подачу s и скорость вращени  детали Пд(5Пд). Приравн в эти два выражени .

nnudu sn4, получили уравнение, из которого и наход т скорость вращени  ролика.

Пример. Проводилась ультразвукова  обработка наружных цилиндрических поверх- ностей диаметром 88 мм деталей из стали 45. Исходна  щероховатость поверхности Ra 0,63, твердость HRC 48-54.

Ролик диаметром 10 мм был изготовлен из стали Р6М5, твердость материала которого составл ла HRC 62-65, а рабоча  поверхность полировалась до шероховатости R 0,08.

Ультразвуковые колебани  на ролик передавались от магнитострикционного преобразовател  ПМС-15А-18 через конический 5 концентратор, рабочий торец которого имел диаметр 35 мм с глухой цилиндрической выточкой, диаметром 20 мм и глубиной 5 мм.

Магнитострикционный преобразователь устанавливалс  в специальном приспособле- 0 НИИ, которое закрепл етс  в резцедержатель токарного станка. Прижим преобразовател  осуществл лс  пружиной, котора  была про- градуирована в кгс.

На приспособлении крепилось специаль- 5 ное устройство, обеспечивающее вращение и возвратно-поступательное перемещение ролика относительно концентратора. Привод этого устройства осуществл лс  от специального электропривода.

Питание магнитострикционного преобра- 0 зовател  осуществл лось от ультразвукового генератора УЗГ2-4М.

Замер параметров шероховатости обрабатываемых поверхностей осуществл лс  на профилометре-профилографе модели 201, а твердость и глубина упрочненного сло  5 на микротвердомере ПМТ-3.

Специальной системой автоматически обеспечивалось изменение направлени  вращени  детали соответственно направлению продольного перемещени  ролика вдоль своей оси с целью совпадени  направлени  вращени  детали с направлением продольного перемещени  инденторов в зоне их взаимодействи .

Процесс упрочнени  осуществл ли на базе токарного сганка, к которому приспо- 5 собили все необходимые приспособлен :;.: и систему автоматики.

Исходные данные, геометрические и ме ханические характеристики упрочненных поверхностей приведены в таблице.

Результаты упрочнени  сравнивались 0 результатами, полученными при реализации способа согласно прототипу, в котором ис пользовалс  свободно вращающийс  щари:- диаметром 10 мм, изготовленный из стоЛ;- Р6М5. Остальные аналогичные параме; ры процесса такие как и в предлага 5 мом способе.

Как видно из приведенных в таблиц;; результатов при использовании угла наклона ролика к оси детали меньше 50° уменьшаетс  глубина упрочненного сло , что объ сн етс  увеличением площади п тна контакта ролика с поверхностью детали. Увеличение угла наклона свыше 75° приводит к увеличению высоты волнистости обработанной поверхности его шероховатости. В диапазоне углов 50-75° такие характеристики качества упрочненного сло , как шероховатость поверхности по Ra, высота волнистости профил  и глубина упрочненного сло  практически остаютс  на одном оптимальном уровне.

Использование предлагаемого способа обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей ультразвуковым инструментом обеспечивает по сравнению с прототипом повышение качества обработки, увеличение производительности обработки, снижение шероховатости обработанной поверхности и увеличение долговечности рабочего инструмента.

Claims (2)

1. Способ упрочнени  с ультразвуком наружных цилиндрических поверхностей деталей , при котором деталь враш,ают и под- верганэт поверхностному пластическому деформированию со статическим усилием, а инструменту сообщают осевую подачу и ультразвуковые колебани  в продольном и поперечном направлени х, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества за счет снижени  шероховатости обработанной поверхности , в качестве инструмента выбирают

цилиндрический ролик, образуюшую которого располагают параллельно образующей цилиндрической детали, а его ось располагают под углом к оси детали и- дополнительно сообщают ему принудительное

вращение относительно собственной оси и угловое возвратно-поступательное перемещение по образующей детали, а ультразвуковые ко.тебани  передают на две зоны цилиндрического ролика, отсто щих от центра п тна контакта цилиндрического ролика с

5 деталью на рассто нии не менее чем величина хода цилиндрического ролика вдоль своей оси.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что угол наклона оси ролика к оси детали составл ет 50-75°, а скорость его

вращени  выбирают из соотношени 

ЗПд

а,,

iT-dit

где S - подача цилиндрического ролика, мм/об;

Пд- скорость вращени  детали, об/мин;

do.- диаметр инструмента цилиндрического ролика, мм.

fh 0) fO Ц

и Ч D. О О tьй S Е- g

о Ю - о

Ik

2

- 2

E-a 3 UiOU

ЯЦООС; 2п )0,з:ох

о о LTi сл in о - 0-J го t

чо х; vi3

1 3

S Еок

UО

Я1 ООЧ 2

К D, Ж О 2

оэел

о -

III

ио«X

SкС1о

(тзXО) н

Поо.аm о

оо о о о

о. S

af-ot-CBS

s к

ru S

чО ч

о о

с

о

ч

rt и

ОО-Е--

О ОО 02

иооо; gs

X л

о Е-

I

« m 2

Ел

и о о л

о

у. СА - « X 2 о а « и 2 Ч)   S

о. QJ Ш t

го со С

чО

о

S |5

.д

- i/ чО

X а щ

S

tt

Ol ПЗ X

га X S

--S

- 3 2

О 03 к tfЛ

о о. S Xою

сх га X SЕ-о

д О) ЕCJN О

0 О

I

tT3

еш S

2

И Ч 2

CNJ 04 CNI

О U ПЗ « t -:i; о а   си   ю О а ffl X CI t о

го го го

V

03 а S о м

Е- 2

inLnLOiOuOlAcnLn

I I S X S  

I

о

f- Ь5

о

I

пзи

Е-щ из и 

с 2 « а с;

ОООООООО

(D X о а   (U си

э г з ахс   ооооапз aw.t-t-i E-a

О О О О О О О

CN Гч1 CN1 ГЧ Гч CNI CN)

О О О О CZ) О О

I Я

о Е cNro-j-i-n4D ао с: Е .О vD

чО

rt

о

r

/J

э

Я,

Фиг. 1

A-A

Фиг. г

Фиг.З