СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ НЕЖЕСТКИХ ЗАГОТОВОК ИЗ СТАЛЕЙ БЕЗ ТЕРМОУЛУЧШЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК B24B39/02 

Изобретение относится к технологии машиностроительного производства, а именно к тонким доводочным процессам обработки, главным образом внутренних поверхностей вращения нежестких заготовок, материалом для которых служит сталь без термоулучшения, т.е. в состоянии поставки.

Известно, что при окончательной обработке методом поверхностного пластического деформирования (ППД) внутренних поверхностей вращения жестких заготовок получают параметр шероховатости R_a=0,8-0,1 мкм. В случае же обработки методом ППД внутренних поверхностей вращения тонкостенных заготовок параметр шероховатости R_a получается в 2-4 раза грубее [1].

Наряду с этим, производственный опыт финишной обработки методом ППД внутренних поверхностей вращения нежестких заготовок из стали без термоулучшения после предварительной размерной лезвийной обработки однозначно показывает достижимые пределы параметра R_a=0,25-0,16 мкм.

Известна также центробежная пневмовибродинамическая обработка (ПВДО) деформирующими элементами, находящимися в условиях свободного перемещения в турбулентном кольцевом потоке сжатого воздуха [2].

Недостатком традиционных способов ППД, в том числе и ПВДО, является невозможность достижения на обрабатываемой внутренней поверхности вращения, для нежестких заготовок из сталей без термоулучшения, параметра R_a<0,16 мкм.

Известна абразивная доводка, которую выполняют за одну или несколько последовательных операций, отличающихся величиной снимаемого припуска. Так, при исходной шероховатости R_a=0,5-0,2 мкм для получения R_a=0,16-0,08 мкм и точности 5-3 мкм требуется одна абразивная доводочная операция, а для получения R_a= 0,08-0,04 мкм и точности 2,5-1,0 мкм - две абразивные доводочные операции и т.д. [3].

Недостатками абразивных доводочных процессов являются: необходимость применения дорогостоящих абразивных паст и суспензий; сложность назначения оптимальной величины припуска на обработку; ухудшение экологии производства.

Кроме того, для пар трения полимер (резина) - сталь, как, например, в гидроцилиндре, более предпочтительным является снижение шероховатости поверхности зеркала гильзы гидроцилиндра и повышение размерной точности отверстия, обеспечиваемое абразивной доводкой, является необязательным дорогостоящим дополнением.

Известно, что при шероховатости стальной поверхности грубее R_a=0,1 мкм полимер интенсивно изнашивается [4].

Задачей изобретения является достижение значения параметра шероховатости R_a<0,16 мкм на обрабатываемой внутренней поверхности вращения у нежестких заготовок из сталей без термоулучшения за счет упрочнения поверхностного слоя.

Указанная задача решается способом, в котором согласно изобретению осуществляют размерную лезвийную обработку, поверхностное пластическое деформирование жесткими рабочими элементами до получения на обрабатываемой поверхности параметра шероховатости R_a=0,25-0,16 мкм и центробежную пневмовибродинамическую обработку деформирующими элементами до получения на обрабатываемой поверхности параметра шероховатости R_a<0,16 мкм.

Было установлено, что после ППД жестким роликовым накатником проведение центробежной ПВДО позволяет на обрабатываемой поверхности достигать параметра шероховатости R_a<0,16 мкм.

Пример. Финишная обработка внутренней цилиндрической поверхности гильзы гидроцилиндра, выполненная на токарно-винторезном станке мод. 16К20.

В качестве заготовки использовалась стальная бесшовная горячекатаная труба (сталь 35 с твердостью НВ 187). Длина обработки 500 мм. Внутренний диаметр d=100 Н7. Шероховатость поверхности отверстия по чертежу R_a=0,06 мкм. Толщина стенки 9 мм, т.е. коэффициент К_с=0,9 и данную заготовку следует относить к категории нежестких [5].

В качестве деформирующих элементов при центробежной ПВДО применялись стандартные шары из стали ШХ15 следующих диаметров, в порядке их расположения в рядах инструмента: 12,7; 9,525; 7,938; 5,556 мм.

Шероховатость поверхности отверстия у партии заготовок после ППД жестким роликовым накатником составила R_a=0,25-0,16 мкм.

Режимы процесса окончательной центробежной ПВДО:
Частота вращения заготовки, n - 200-500 мин^-1
Давление подводимого к инструменту сжатого воздуха, Р - 0,3-0,45 МПа
Подача инструмента (шаров), s - 0,05-0,3 мм/об
Количество проходов инструментом, i - 2
В результате обработки по предлагаемому способу на различных режимах достигается шероховатость обрабатываемой поверхности в пределах R_a=0,15-0,05 мкм.

Источники информации
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1985, 496 с., c. 402.

2. Минаков А. П., Бунос А.А. Технологические основы пневмовибродинамической обработки нежестких деталей/ Под ред. П.И.Ящерицына. - Минск.: Наука и техника, 1995. - 304 с.

3. Ящерицын П.И., Зайцев А.Г., Барботько А.И. Тонкие доводочные процессы обработки деталей машин и приборов. Минск: Наука и техника, 1976, 328 с., с. 68.

4. Гаркунов Д.Н. Триботехника: Учебник для студентов втузов. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1989. - 328 с., с. 65.

5. Ящерицын П.И., Минаков А.П. Упрочняющая обработка нежестких деталей в машиностроении. - Минск.: Наука и техника, 1986. - 215 с., с. 12...13.

Изобретение относится к технологии машиностроительного производства, а именно к тонким доводочным процессам обработки, главным образом внутренних поверхностей вращения нежестких заготовок, материалом для которых служит сталь без термоулучшения. Для достижения на обрабатываемой поверхности параметра шероховатости R_a<0,16 мкм после размерной лезвийной обработки производят поверхностное пластическое деформирование жесткими рабочими элементами до получения на обрабатываемой поверхности параметра шероховатости R_a=0,25.. . 0,16 мкм, а затем осуществляют центробежную пневмовибродинамическую обработку на режимах, численные значения которых и удельное давление различных по массе деформирующих элементов - шаров обеспечивают дальнейшее уменьшение величины шероховатости.

Способ обработки внутренних поверхностей вращения нежестких заготовок из сталей без термоулучшения, отличающийся тем, что он включает размерную лезвийную обработку, поверхностное пластическое деформирование жесткими рабочими элементами до получения на обрабатываемой поверхности параметра шероховатости R_a= 0,25. . . 0,16 мкм и центробежную пневмовибродинамическую обработку деформирующими элементами до получения на обрабатываемой поверхности параметра шероховатости R_a<0,16 мкм.