СПОСОБ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОГО ДОРНОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ МЕТОДОМ ПРОТЯГИВАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК B24B39/02 

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам калибрования, деформирующего протягивания и упрочнения металлических внутренних поверхностей отверстий деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием со статико-импульсным нагружением деформирующего инструмента.

Известен способ дорнования отверстий методом протягивания, включающий приложение к деформирующему инструменту статической нагрузки с натягом вдоль обрабатываемой поверхности [1].

Способ отличается ограниченными возможностями, низким КПД, большой энергоемкостью, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой внутренней поверхности.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа дорнования за счет применения статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием, а также за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом внутренних поверхностей отверстий путем использования инструмента и устройства нагружения специальной формы.

Поставленная задача решается предлагаемым способом статико-импульсного дорнования отверстий методом протягивания, включающим приложение к деформирующему инструменту статической нагрузки с натягом вдоль обрабатываемой поверхности, при этом прикладывают к деформирующему инструменту с помощью бойка и волновода периодическую импульсную нагрузку, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов, используют волновод в виде ступенчатого стержня со ступенями малого и максимального диаметров и боек в виде втулки, охватывающей ступень малого диаметра ступенчатого стержня, скользящей вдоль продольной оси последнего и имеющей площадь поперечного сечения одинаковую с площадью поперечного сечения ступени максимального диаметра ступенчатого стержня, при этом соотношение длины втулки к длине ступени максимального диаметра ступенчатого стержня выбирают равным единице.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом.

На чертеже представлена схема дорнования отверстия методом протягивания со статико-импульсным нагружением деформирующего инструмента.

Предлагаемый способ служит для дорнования, т.е. калибрования, отверстий методом протягивания и является чистовой операцией для обработки отверстий деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Эту операцию выполняют перемещением с натягом деформирующего инструмента - дорна 1, напоминающего прошивку, в виде оправки с деформирующим элементом, при этом к инструменту с натягом прикладывают статическую нагрузку P_ст вдоль обрабатываемой поверхности отверстия заготовки 2. Заготовка 2 опирается на фланец 3, закрепленный на вертикальной стенке, например, горизонтально-протяжного станка (не показан).

Дополнительно к деформирующему инструменту - дорну 1 прикладывают периодическую импульсную нагрузку Р_им, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов (ГТИ) (не показан), которая сообщается посредством бойка 4 и волновода 5. С этой целью волновод 5 выполнен в виде ступенчатого стержня, а упомянутый боек 4 выполнен в виде втулки, охватывающей ступень малого диаметра волновода 5 и скользящей вдоль его продольной оси.

Соотношение длины L₁ бойка к длине ступени L₂ максимального диаметра волновода 5 равно единице, т.е. L₁/L₂=1, а площади контакта их в поперечном сечении, по которым передается ударный импульс, одинаковы.

Предлагаемый способ дорнования осуществляется следующим образом.

Заготовку 2 устанавливают на фланец 3 и передней направляющей частью в заготовку вводят дорн 1, при этом дорн захватывается патроном 6, который закреплен на волноводе 5.

Обработку начинают с включения продольной подачи S_пр и под действием основной статической нагрузки Р_ст, развиваемой основным приводом станка, начинается процесс дорнования.

Одновременно с включением основной статической нагрузки Р_ст включается дополнительная периодическая импульная нагрузка Р_им, которая осуществляется с помощью бойка 4, воздействующего на торец волновода 5. В качестве механизма импульсного нагружения инструмента применяют ГГИ (не показан) [2, 3], который соединен с корпусом гидроцилиндра 7.

Исходный импульс, сформированный в бойке в момент удара по волноводу, отражаясь от свободного торца бойка с противоположным знаком, доходит до волновода, одна его часть вновь отражается в боек, а другая переходит в волновод и распространяется в направлении нагружаемой поверхности. Дойдя до нагружаемой поверхности, последняя часть импульса распределяется на проходящий и отраженный. Проходящие волны деформации при соотношении L₁/L₂=1 не накладываются и не разрываются, а следуют друг за другом, кроме того, при равенстве площадей контакта поперечных сечений бойка и волновода энергия удара наиболее полно реализуется в контакте с нагружаемой средой.

Пример.

Дорновали по предлагаемому способу заготовки гильз гидроцилиндров с толщиной стенки 5...20 мм, изготовленные из стали 45, на модернизированном горизонтально-протяжном станке мод. 7Б57 с использованием специального ГГИ. Модернизация касалась установки на станке, на тяговом штоке волновода, бойка и корпуса гидроцилиндра, осуществляющих дополнительное периодическое импульсное нагружение инструмента. Наибольшее значение энергии ударов, развиваемых ГГИ, А=280 Дж (сила удара 260 кН, скорость удара 7,2 м/с), при частоте ударов f=5...15 Гц. Натяг инструмента составлял 0,5...1,5 мм, ширина деформирующей ленточки - 10...40 мм. Статическое нагружение осуществлялось силой до Р_ст=40 кН.

Обработка показала, что параметр шероховатости обработанных поверхностей гильз уменьшился до значения Ra=0,5...0,065 мкм при исходном - Ra=5...6.5 мкм, производительность повысилась более чем в два раза, энергоемкость процесса составила 18 кВт, что в 2,2 раза меньше, чем при традиционном дорновании. Также установлено, что с увеличением диаметра инструмента происходит уменьшение удельного давления на нагружаемую поверхность, а это приводит к улучшению условий прохождения инструмента через обрабатываемое отверстие. Увеличение удельного давления снижает шероховатость, при этом поверхность приобретает профиль с периодически повторяющимся шагом, что положительно сказывается на работоспособности упрочненных таким образом заготовок.

Предлагаемый способ расширяет технологические возможности дорнования за счет применения статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием, а также за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом внутренних поверхностей отверстий путем использования инструмента и устройства нагружения специальной формы.

Источники информации, принятые во внимание

1. RU 2055719 С1, В24В 39/02, 10.03.1996 г. - Прототип.

2. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации. // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.

3. Патент РФ №2090342, МПК⁶ В24В 39/04. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей ППД. 95122309/02. 21.12.95. 20.09.97. Бюл. №26.

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к способам калибрования, деформирующего протягивания и упрочнения металлических внутренних поверхностей отверстий деталей поверхностным пластическим деформированием. Способ включает приложение к деформирующему инструменту статической нагрузки с натягом вдоль обрабатываемой поверхности и периодической импульсной нагрузки. Периодическую импульсную нагрузку, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов, прикладывают к деформирующему инструменту с помощью бойка и волновода. Волновод выполнен в виде ступенчатого стержня со ступенями малого и максимального диаметров. Боек выполнен в виде втулки, охватывающей ступень малого диаметра ступенчатого стержня и скользящей вдоль продольной оси последнего. Втулка имеет площадь поперечного сечения одинаковую с площадью поперечного сечения ступени максимального диаметра ступенчатого стержня. Соотношение длины втулки к длине ступени максимального диаметра ступенчатого стержня выбирают равным единице. В результате расширяются технологические возможности. 1 ил.

Способ статико-импульсного дорнования отверстий методом протягивания, включающий приложение к деформирующему инструменту статической нагрузки с натягом вдоль обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что прикладывают к деформирующему инструменту с помощью бойка и волновода периодическую импульсную нагрузку, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов, используют волновод в виде ступенчатого стержня со ступенями малого и максимального диаметров и боек в виде втулки, охватывающей ступень малого диаметра ступенчатого стержня, скользящей вдоль продольной оси последнего и имеющей площадь поперечного сечения, одинаковую с площадью поперечного сечения ступени максимального диаметра ступенчатого стержня, при этом соотношение длины втулки к длине ступени максимального диаметра ступенчатого стержня выбирают равным единице.