SU1632751A1 - Способ упрочнени ультразвуком наружных цилиндрических поверхностей деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к методам обработки давлением, в частности к ультразвуковой упрочн юще-чистовой обработке цилиндрических деталей. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей и повышение качества обработки деталей . Ультразвуковым инструментом в виде кольца с торовой рабочей поверхностью со средним диаметром 20...40 мм воздействуют в двух зонах на обрабатываемую поверхность детали Кольцо вращают вокруг своей оси и располагают ее на рассто нии от оси детали, выбираемом из соотношени  n (0,15-0,4)d2 а скорость вращени  - из соотношени  П2 гм , где ги - скорость вращени  детали, di -диаметр обрабатываемой поверхности детали; d2 - средний диаметр кольца. Ультразвуковые колебани  от концентратора и усилие статического прижима передают на кольцо в зоне контакта с поверхностью детали, где направление перемещени  обрабатываемой поверхности и инструмента совпадают В результате получают упрочненные поверхностные слой- большей глубины и твердости, с меньшей ше роховатостью поверхности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. U. ё

Description

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

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей путем обеспечени  обработки деталей диаметром до 120 мм и повышение качества деталей за счет увеличени  глубины и твердости упрочненного сло  при снижении шероховатости его поверхности.

На фиг, 1 изображена схема дл  осуществлени  способа упрочнени  с ультразвуком наружных цилиндрических поверхностей деталей; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Осуществление способа происходит следующим образом.

Цилиндрическую деталь 1 диаметром di вращают со скоростью m в контакте с вращающимс  со скоростью П2 и перемещающимс  вдоль с подачей S кольцом 2 с тороидальной рабочей поверхностью и средним диаметром J2, ось которого расположена от оси детали 1 на рассто нии h. С обратной стороны кольца 2 по оси, проход щей через зону контакта кольца с деталью, где направление перемещени  обрабатываемой поверхности и инструмента (кольца 2) совпадают, носи детали 1 воздействуют статическим усилием PCI и ультразвуковыми ко- лебани ми через концентратор 3

о

Сл) Ю 1 СЛ

магнитострикционным преобразователем 4 перемещаютс  вдоль детали 1 с подачей S, а скорость вращени  П2 кольца 2 выбирают по формуле, выраженной через скорость вращени  детали щ, ее диаметр di и средний диаметр d2 кольца 2.

Вращение кольца 2 осуществл етс  отдельным устройством (не показано), посредством которого задаетс  требуема  скорость вращени , рассчитанна  по формуле П2 ni ch/d2 из услови , что тороидальна  поверхность кольца 2 в процессе обработки в зоне передачи ультразвуковых колебаний должна катитьс  по поверхности детали 1 без скольжени , т.е. линейные скорости перемещени  поверхностей детали и кольца должны совпадать по направлению и быть одинаковыми по величине.

П-сНги 1000

V2

П -CJ2 П2

1000

Статический прижим кольца 2 к детали 1 осуществл ют механической пружиной (не показано), котора  воздействует на систему: магнитостриктор, индентор и деталь.

Пример. Провод т ультразвуковую обработку наружных цилиндрических поверхностей диаметром 88 мм деталей из стали 45. Исходна  шероховатость поверхности ,63, твердость HRC 48-54.

Кольцо диаметром рабочей поверхности тора 10 мм изготавливают из стали Р6М5, твердость материала которого составл ет HRC 62-65, а рабочую поверхность полируют до шероховатости ,08.

Ультразвуковые колебани  на индентор передают от магнитострикционного преобразовател  ПМС-15А-18 через конический концентратор, плоский рабочий торец которого имеет диаметр 10 мм.

Магнитострикционный преобразователь устанавливают в специальном приспособлении , которое закрепл етс  в резцедержатель токарного станка. Прижим преобразовател  осуществл ют пружиной, проградуированной в кгс.

На приспособлении креп т специальное устройство, обеспечивающее вращение кольца относительно концентратора. Привод этого устройства осуществл ют от специального электропривода.

Питание магнитострикционного преобразовател  осуществл ют от ультразвукового генератора УЗГ2-4М.

Замер параметров шероховатости обрабатываемых поверхностей осуществл ют на профилометре - профилографе модели

201, в твердость и глубину упрочненного сло  на микротвердомере ПМГ-3.

Процесс упрочнени  осуществл ют на базе токарного станка, к которому приспосабливают все необходимые устройства и

привод вращени  от кольцевого индентора.

При использовании среднего диаметра

кольца менее 20 мм увеличиваетс  глубина

и микротвердость упрочненного сло ,однако снижаетс  стойкость индентора. Это обусловлено тем, что усилие статического прижима перераспредел етс  по кольцу и некотора  его часть обеспечивает значительные контактные давлени  в зоне, где

поверхности кольца и детали движутс  навстречу . В результате происходит ускоренное истирание рабочей поверхности кольца. Увеличение среднего диаметра кольца свыше 40 мм обеспечивает неибольшую

стойкость кольца при достаточно высоких показател х качества упрочненного сло . Однако при больших диаметрах кольца в торцовых участках обрабатываемых поверхностей увеличиваютс  зоны, где ультразвукова  обработка производитс  однократно, вначале без предварительного выглаживани  встречно-скольз щей поверхностью кольца, а в конце без окончательной им- пульсно-упрочн ющей обработки кат щейс  поверхностью кольца. Это требует примен ть специальные технологические приемы дл  устранени  данных недостат-. ков, что вызывает увеличение времени обработки .

Выбор рассто ни  между осью детали и

осью вращени  кольца менее, чем 0,15 h вызывает уменьшение глубины и твердости упрочненного сло , кроме того, снижаетс  стойкость кольца. Это обусловлено малым

углом наклона оси рабочей торовой поверхности кольца к оси вращени  детали, что вызывает увеличение п тна контакта в зоне воздействи  УЗК на обрабатываемую поверхность и скольжение поверхности кольца по поверхности детали в данной зоне. Увеличение рассто ни  свыше 0,4 h вызывает при сохранении высокой твердости материала в упрочненном слое, большой его глубины и высокой стойкости инструмента,

увеличение волнистости профил  обработанной поверхности и его шероховатости. Это объ сн етс  уменьшением п тна контакта в рабочей зоне и процесс приближает УЗО с применением свободно кат щегос 

шарика.

Приведенные соотношени  справедливы дл  деталей диаметром до 120 мм, а также дл  любых других марок конструкционных , инструментальных сталей и чугунов.

Использование предлагаемого способа обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей ультразвуковым инструментом обеспечивает возможность обработки деталей диаметром до 120 мм, повышение качества обработки за счет увеличени  глубины упрочненного сло  и увеличени  твердости материала в упрочненном слое. Кроме того, увеличиваетс  долговечность рабочего инструмента и снижаетс  шероховатость обработанной поверхности.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ упрочнени  ультразвуком наружных цилиндрических поверхностей де- талей, при котором деталь вращают и подвергают поверхностному деформированию со статическим усилием, а инструменту сообщают осевую подачу, ультразвуковые колебани  от концентратора и сообщают ему принудительное вращение относительно собственной оси, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем обеспечени  обработки деталей диаметром до 120 мм и повышени  качества деталей за счет увеличени  глубины и твердости упрочненного

   сло  при снижении шероховатости поверхности , в качестве инструмента выбирают кольцо с тороидальной рабочей поверхностью со средним диаметром кольца 20-40 мм, ось кольца располагают в плоскости , перпендикул рной оси обрабатываемой детали со смещением относительно нее на величину 0,15-0,4 среднего диаметра кольца и воздействуют им на обрабатываемую поверхность в двух зонах, а усилие статического прижима и ультразвуковые колебани  передают на кольцо в зоне контакта кольца с поверхностью обрабатываемой детали, где направление вращени  поверхности обрабатываемой детали и инструмента совпадают
2. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что скорость вращени  кольца выбирают из соотношени 

   П2

   ги di d2

   где ni - скорость вращени  детали;

   di - диаметр обрабатываемой детали: da - средний диаметр кольца

   Фие.1

   Фаг. 2