СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ Российский патент 2001 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к области обработки металлов и других материалов, в частности к способу упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием, и может быть использовано в машиностроении при обработке деталей криволинейного профиля.

Известен способ поверхностного пластического деформирования деталей криволинейного профиля, в котором к инструменту прикладывают постоянную статическую нагрузку, задают ему ультразвуковые колебания в радиальном направлении и перемещают вдоль обрабатываемой поверхности. Амплитуду колебаний инструмента уменьшают от максимума до минимума, а величины статической нагрузки и амплитуды колебаний инструмента выбирают из математических зависимостей (а.с. 1255405 A СССР, МПК⁶ B 24 B 39/00, опубл. в БИ N 33, 07.09.86).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что известный способ не обеспечивает создание регулярного микрорельефа.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием, при котором инструменту сообщают ультразвуковые колебания с изменяющейся амплитудой и перемещают эквидистантно обрабатываемой поверхности (а.с. 1523316 A СССР, МПК⁶ B 24 B 39/00, опубл. в БИ N 43, 23.11.89), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, 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 в поверхностном слое заготовки формируются остаточные напряжения, распределяющиеся скачкообразно.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием используются ультразвуковые колебания, модулированные синусоидальным сигналом. При этом не наблюдается скачкообразного изменения амплитуды сигнала, в силу этого в поверхностном слое образуются равномерно изменяющиеся остаточные напряжения. Из-за уменьшения коэффициента затухания синусоидального сигнала обеспечивается увеличение степени деформации обрабатываемой детали.

Технический результат - увеличение степени деформации обрабатываемой детали, более равномерное распределение остаточных напряжений в поверхностном слое.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе инструменту сообщают ультразвуковые колебания с изменяющейся амплитудой и перемещают эквидистантно обрабатываемой поверхности.

Особенность заключается в том, что с целью повышения равномерности упрочнения инструменту сообщают ультразвуковые колебания, модулированные синусоидальным сигналом.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлены эпюры модуляции ультразвуковых колебаний по известному способу, а на фиг. 2 - по предлагаемому способу.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Микрорельеф наносили на деталь, имеющую твердость HRC 54-58. Обрабатываемые детали имели следующие размеры: Rmax = 40 мм, Rmin = 35 мм; частота вращения обрабатываемой детали 60 об/мин, подача 0,43 мм/об. Несущая частота ультразвуковых колебаний, накладываемых на инструмент, 18,6 кГц, модулирующая частота 1 кГц, амплитуда колебаний 7 мкм. В результате обработки остаточные напряжения в поверхностном слое имели равномерный характер изменения.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении при обработке деталей поверхностным пластическим деформированием;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к машиностроению, а именно к упрочнению деталей поверхностным пластическим деформированием, и предназначено для обработки деталей криволинейного профиля. Предлагается для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием использовать ультразвуковые колебания, модулированные синусоидальным сигналом. При этом не наблюдается скачкообразного изменения амплитуды сигнала, в силу этого в поверхностном слое образуются равномерно изменяющиеся остаточные напряжения. Из-за уменьшения коэффициента затухания синусоидального сигнала обеспечивается увеличение степени деформации обрабатываемой детали. 2 ил.

Способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием, включающий сообщение инструменту ультразвуковых колебаний, модулированных по амплитуде сигналом, и его перемещение эквидистантно обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что амплитудное модулирование осуществляют синусоидальным сигналом.