УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАЛОВ, ТРУБ, КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ ДРОБЬЮ Российский патент 2000 года по МПК B24C1/10 

Изобретение может быть использовано при отделочно-упрочняющей технологии валов, труб, коленчатых валов, распределительных валов, пальцев - ДВС, компрессоров.

Вокруг шейки вала устанавливают обойму двух полуколец. Через сопла обоймы подают жидкий или газообразный энергоноситель с дробью. Обработку ведут при неподвижной детали. При обработке шеек к/валов исключается износ кромок шеек, обеспечивается равномерное упрочнение.

Изобретение относится к дробеструйной отделочно-упрочняющей технологии цилиндрических поверхностей деталей, коленчатых валов, распределительных валов, пальцев двигателей внутреннего сгорания, компрессоров.

Известны многие способы обработки деталей струйно-абразивным или дробеструйным методом: а/с N 1030152 A от 03.08.65 г., N 5037003 от 06.03.76 г., N 878548 от 07.11.81 г., N 872235, N 1553361, N 272343, N 698751, N 814695, БН N 11 1981 г.

Известны способы обработки к/валов N 1606300 A1 от 15.11.90 г., N 1734957 A-1 от 23.05.98 г., N 1761422 A-1 от 15.09.92 г., N 2996287 C-1 от 15.02.94 г. и N 2112638 от 10.06.98 г.

Недостатки устройств заключаются в следующем:
коленчатый вал в своем сечении по всей длине имеет несоосность и своеобразную конфигурацию;
в связи с чем затрудняется равномерная обработка шатунных шеек коленвалов, так как их поверхности при вращении к/вала находятся на циклическом расстоянии по отношению сопла, из которого поступает дробевой поток, в процессе обработки происходит эррозийный съем кромок шеек к/вала, а также затруднено равномерное вращение коленвала.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей по финишной обработке шеек к/валов, обеспечение равномерности отделки и упрочнения, включая граничные участки кромок обрабатываемых шеек.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей над шейками коленчатого вала устанавливают обойму из двух полуколец с соплами-форсунками, через которые подают жидкий или газообразный энергоноситель с дробью, при необходимости к трубопроводу подачи энергоносителя присоединяется ультразвуковой диспергатор или кавитационное устройство (для введения в энергоноситель кавитационных каверн), или оба вместе (на чертеже подключение не показано) и ведут обработку шеек при неподвижно установленном коленчатом вале.

На фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На станке, на специальной установке или на автоматической линии по обработке шеек коленчатых валов, которые оснащены пневмогидродробеструйной системой, закрепляется коленвал 1. Предварительно коленчатый вал проходит полный цикл обработки шеек по обычной технологии. При проведении тонкой обточки шеек можно исключить их шлифовку, вместо которой вводится операция с применением предлагаемого устройства по обработке шеек к/валов дробью. Затем над шейкой (шейками) соосно коленчатому валу располагается два полукольца 2, 3, внутри несущие рабочую смесь 4 к обрабатываемой поверхности детали 5 через сопла 6, равномерно расположенные по всей их окружности.

Регулировку окружности (величины) обрабатываемого пятна одного сопла можно производить за счет расстояния сопел от обрабатываемой поверхности и величины диаметра отверстия сопла, в зависимости от величины обрабатываемой шейки.

Пример. Проводится дробеударная отделочно-упрочняющая обработка шеек к/валов ВАЗ-2101, прошедших полный технологический цикл обработки с возможным исключением окончательной обработки шлифовкой.

Давление рабочей смеси, поступающей в канал полуколец 7, равно Р-3-10 МПа. Полукольца связаны между собой специальной крепежной петлей 8 и замком 10. В качестве рабочего инструмента применяются подшипниковые, стеклянные или стекловолокнистые шарики диаметром от 0,5 до 2,0 мм, а также абразивные зерна или песок.

Подшипниковые шарики (ГОСТ 37622-70) III-IV степеней точности. В качестве смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) - трансформаторное масло с (порошковой) присадкой поверхностно-активного вещества (ПАВ). Предполагается подача в сопла-форсунки ультразвуковых колебаний.

Исходная шероховатость поверхности обрабатываемых шеек R_a = до 9,35 мкм, исходная твердость HB = 80 + 120 МПа.

Полученные сравнительные данные по традиционной операции тонкой шлифовки и отделочно-упрочняющей обработки дискообразным дробефакельным инструментом, сформированным полой обоймой из двух полуколец 2, 3 через посредство симметрично расположенных сопел форсунок 6, показывают, что топографический макро- и микрорельеф имеет более качественный характер, сопоставляемый с отшлифованной поверхностью шеек, при этом по высотным параметрам шероховатость у предложенного способа составляет R_a = 18 мкм, что и у процесса шлифовки, но с более качественной кривой опорной поверхности выступов, что значительно повышает противоизностные характеристики обработанной поверхности выступов.

Применяя новое устройство, при подключении ультразвуковых потоков или кавитационных микрорельеф имеет более качественные характеристики от 30 - 80%, как по микрорельефу, так и по чистоте, что значительно повышает противоизносные характеристики обработанной поверхности при применении изобретенного устройства.

Кроме этого, замеры остаточных напряжений показали плавное распределение с максимумом у поверхности, что также дополнительно способствует увеличению противоизностных характеристик. Поверхность приповерхностного слоя, составляющая дробеструйной обработки 80 - 120 МПа возросла до HB 260 - 300 единиц.

При обработке поверхностей шеек коленчатых валов стеклянными шариками по этой же схеме для достижения подобных результатов шероховатости и твердости необходимо увеличивать давление рабочей смеси. При этом обеспечивается насыщение приповерхностного слоя стекловолокнистыми микроэлементами, способствующими защите рабочих поверхностей шеек коленчатого вала от коррозии, а также прикипание их к вкладышам во время длительной неэксплуатации автомобиля в сыром или загазованном месте, придавая при работе пары трения шатунных и коренных шеек с вкладышами мягкий скользящий процесс.

Изобретение относится к упрочняющей обработке цилиндрических поверхностей. Устройство содержит установленную над упрочняемой поверхностью обойму в виде двух полуколец с соплами-форсунками для подачи жидкого или газообразного энергоносителя с дробью. В качестве дроби использованы подшипниковые, стеклянные или стекловолокнистые шарики, а также абразивные зерна и песок. В энергоноситель могут быть введены кавитационные каверны, а в сопла-форсунки - ультразвуковые колебания. Технический результат выражается в повышении качества обработки валов. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для отделочно-упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей коленчатых валов дробью, отличающееся тем, что оно снабжено установленной над шейками коленчатого вала обоймой в виде двух полуколец с соплами-форсунками, служащими для подачи жидкого или газообразного энергоносителя с дробью на шейки неподвижно установленного коленчатого вала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве дроби использованы подшипниковые и стеклянные шарики с размером от 0,5 до 2,0 мм. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что энергоноситель использован с порошковой присадкой поверхностно-активного вещества. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в энергоноситель введены ультразвуковые колебания. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в энергоноситель введены кавитационные каверны. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве дроби использованы стекловолокнистые шарики. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве дроби использованы абразивные зерна. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве дроби использован песок. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрена подача в сопла-форсунки ультразвуковых колебаний.