RU2339499C2

RU2339499C2 - Method of regular microrelief formation on surface of stocks by means of surface plastic forming

Info

Publication number: RU2339499C2
Application number: RU2007100839/02A
Authority: RU
Inventors: Евгений Степанович Киселев (RU); Евгений Степанович Киселев; Зо Валерьевна Степчева (RU); Зоя Валерьевна Степчева
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-11-27
Also published as: RU2007100839A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: ultrasonic oscillations that are modulated by amplitude are communicated to the tool, and rotary motion is communicated to the stock. Tool is displaced equidistantly to processed surface. Amplitude modulation of ultrasonic oscillations is carried out by sinusoidal signal with cut tops of sinusoid.

EFFECT: higher quality of processing.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов и других материалов, в частности к упрочнению заготовок деталей поверхностным пластическим деформированием, и может быть использовано в машиностроении при обработке деталей криволинейного профиля.The invention relates to the field of processing of metals and other materials, in particular to hardening of workpieces of parts by surface plastic deformation, and can be used in mechanical engineering when processing parts of a curved profile.

Известен способ поверхностного пластического деформирования заготовок деталей по авторскому свидетельству СССР №1255405 (опублик. 07.09.86, В24В 39/00), при котором изменяют величины статической нагрузки, прикладываемой к инструменту, и амплитуды задаваемых ему ультразвуковых колебаний.A known method of surface plastic deformation of workpieces of parts according to the author's certificate of the USSR No. 1255405 (published. 07.09.86, V24V 39/00), in which they change the magnitude of the static load applied to the tool, and the amplitude of the ultrasonic vibrations set to it.

Обработка указанным способом позволяет уменьшить их коробление. Однако при обработке поверхности заготовки детали на ней не образуется регулярный микрорельеф, что сопровождается понижением эксплуатационных свойств деталей, работающих в условиях трения.Processing in this way reduces their warpage. However, when processing the surface of the workpiece blanks on it does not form a regular microrelief, which is accompanied by a decrease in the operational properties of parts working in friction conditions.

Известен способ упрочнения заготовок деталей поверхностным пластическим деформированием, при котором инструменту сообщают ультразвуковые колебания с изменяющейся амплитудой и перемещают при обработке эквидистантно обрабатываемой поверхности (а.с. 1523316 А СССР, МПК⁶В24В 39/00, опубл. в БИ №43, 23.11.89).A known method of hardening workpieces of parts by surface plastic deformation, in which the tool is informed by ultrasonic vibrations with a varying amplitude and is moved when processing an equidistant machined surface (AS 1523316 A USSR, IPC ⁶ V24V 39/00, published in BI No. 43, 23.11. 89).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе для получения однородного микрорельефа на криволинейной поверхности применяются ультразвуковые колебания, модулированные по амплитуде сигналом, изменяющимся по прямоугольной функции, при этом образуемый микрорельеф отличается небольшой площадью смачивания смазкой и не обеспечивает качественного ее удержания при эксплуатации.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method, ultrasonic vibrations modulated in amplitude by a signal varying in a rectangular function are used in order to obtain a uniform microrelief on a curved surface, while the microrelief formed has a small wetting area grease and does not provide high-quality retention during operation.

Известен также способ упрочнения заготовок деталей поверхностным пластическим деформированием по патенту РФ №2170654 (опублик. 20.07.2001, В24В 39/00), принятый за прототип. Для обработки заготовок деталей в этом способе, принятом за прототип, используют ультразвуковые колебания, модулированные синусоидальным сигналом. Из-за уменьшения коэффициента затухания синусоидального сигнала обеспечивается увеличение степени деформации обрабатываемой заготовки. Однако и этот способ не лишен указанных выше недостатков.There is also a method of hardening workpieces of parts by surface plastic deformation according to the patent of the Russian Federation No. 2170654 (published on July 20, 2001, V24V 39/00), adopted as a prototype. To process workpieces of parts in this method adopted as a prototype, ultrasonic vibrations modulated by a sinusoidal signal are used. Due to the decrease in the attenuation coefficient of the sinusoidal signal, an increase in the degree of deformation of the workpiece is provided. However, this method is not without the above disadvantages.

Технический результат состоит в повышении качества обработки путем формирования увеличения маслоемкости обработанной поверхности как за счет увеличения реальной поверхности смачивания образованной канавки, так и за счет увеличения угла наклона излома впадины, что способствует удержанию смазки во впадине, препятствуя ее растеканию.The technical result consists in improving the quality of processing by forming an increase in oil absorption of the treated surface both by increasing the real wetting surface of the formed groove and by increasing the angle of inclination of the fracture of the cavity, which helps to keep the lubricant in the cavity, preventing it from spreading.

Технический результат достигается формированием на поверхности заготовки регулярного микрорельефа в виде равномерно чередуемых канавок трапециевидного профиля за счет сообщения деформирующему инструменту ультразвуковых колебаний с изменяющейся амплитудой по закону, изображенному на чертеже, и перемещения инструмента эквидистантно обрабатываемой поверхности.The technical result is achieved by forming on the surface of the workpiece a regular microrelief in the form of uniformly alternating grooves of a trapezoidal profile by communicating to the deforming tool ultrasonic vibrations with a varying amplitude according to the law shown in the drawing, and moving the tool to an equidistant machined surface.

Отличительный признак заключается в том, что с целью получения на обрабатываемой поверхности заготовки равномерно чередуемых канавок трапециевидного профиля ультразвуковые колебания, сообщаемые инструменту, модулируют синусоидальным сигналом со срезанными вершинами синусоиды.A distinctive feature is that in order to obtain uniformly alternating trapezoidal grooves on the workpiece surface, the ultrasonic vibrations communicated to the tool are modulated by a sinusoidal signal with cut off sine wave vertices.

На чертеже представлены эпюры модуляции ультразвуковых колебаний по предлагаемому способу.The drawing shows diagrams of modulation of ultrasonic vibrations by the proposed method.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности. Заготовку закрепляют в патроне станка, например, токарного. Затем заготовке сообщают вращение, инструмент подводят к заготовке и прижимают с определенным усилием, задают ему ультразвуковые колебания, модулированные по амплитуде синусоидальным сигналом со срезанными вершинами синусоиды. Затем включают подачу инструмента и перемещают его эквидистанто обрабатываемой поверхности. После того, как инструмент пройдет по длине обрабатываемой поверхности, подачу выключают.The proposed method is carried out in the following sequence. The workpiece is fixed in the cartridge of the machine, for example, turning. Then the rotation is informed to the workpiece, the tool is brought to the workpiece and pressed with a certain force, it is given ultrasonic vibrations modulated in amplitude by a sinusoidal signal with the cut vertices of the sinusoid. Then turn on the feed of the tool and move it equidistant to the machined surface. After the tool passes along the length of the surface to be machined, the feed is turned off.

Например, для получения регулярно чередующихся канавок трапециевидного профиля на поверхности цилиндрических заготовок из цементированной стали 27ХГР, имеющую твердость HRC 54-58, обработку производили на токарно-винторезном станке модели УТ16-ПМ алмазным выглаживанием с режимами: частота вращения обрабатываемой заготовки 60 об/мин, подача 0,43 мм/об. Частота ультразвуковых колебаний инструмента при обработке - 18,6 кГц, амплитуда колебаний 9 мкм, вершины синусоиды срезаны на 30%. Обрабатываемые заготовки имели следующие размеры: Rmax=40 мм, Rmin=35 мм. В результате обработки получен регулярный микрорельеф в виде равномерно чередующихся канавок трапециевидного профиля с величиной площади поверхности смачивания на 18% большей, чем при аналогичной обработке с модулирующим сигналом синусоидальной формы без среза вершины синусоиды.For example, to obtain regularly alternating grooves of a trapezoidal profile on the surface of cylindrical billets made of cemented steel 27XGR, having a hardness of HRC 54-58, processing was performed on a UT16-PM model turning and cutting machine with diamond smoothing with the following modes: rotation speed of the workpiece 60 rpm, feed 0.43 mm / rev The frequency of ultrasonic vibrations of the tool during processing is 18.6 kHz, the amplitude of oscillations is 9 μm, the tops of the sinusoid are cut off by 30%. The processed blanks had the following dimensions: Rmax = 40 mm, Rmin = 35 mm. As a result of processing, a regular microrelief was obtained in the form of uniformly alternating grooves of a trapezoidal profile with a wetting surface area that is 18% larger than with a similar processing with a modulating signal of a sinusoidal shape without cutting the apex of the sinusoid.

Claims

The method of forming a regular microrelief on the surface of the workpieces by surface plastic deformation, including informing the workpiece of rotation, and the tool ultrasonic vibrations, modulated in amplitude by a sinusoidal signal, and its movement equidistantly processed surface, characterized in that they form a microrelief in the form of grooves of a trapezoidal profile due to the message of the amplitude tool modulation of ultrasonic vibrations with a sinusoidal signal with cut vertices of a sinusoid dy.