СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ РЕЗАНИЕМ Российский патент 2008 года по МПК B23B1/00 

Описание патента на изобретение RU2340427C2

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к способам резания металла на металлорежущих станках.

Известен способ отделочно-упрочняющей обработки поверхности резанием (патент РФ № 2240206, В23В 1/00, 1999.07.20), согласно которому проводят упрочняюще-чистовую обработку поверхности металла инструментом и осуществляют последующее поверхностно-пластическое деформирование обработанной поверхности вспомогательной поверхностью инструмента. Реализация процесса отбора тепла инструментом с одновременной подачей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) обеспечивает не только протекание процесса закалки, кристаллизации или частичной аморфизации, но и поверхностно-пластического деформирования охлаждаемого материала вспомогательной поверхностью инструмента, которое позволяет получить высокий класс шероховатости (до Ra<0,04 мкм). Изобретение может быть использовано на металлорежущих станках, на которых осуществляются операции точения, строгания, сверления и фрезерования.

Однако в данном случае процесс пластического деформирования невозможен, т.к. при обработке инструментом с режущей кромкой меньше диаметра уплотняющей кромки инструмента приведет к заклиниванию инструмента в начальный момент резания, либо к выкрашиванию кромки при заглублении. Процесс пластического деформирования в этом случае не происходит, т.к. поверхность обрабатываемой детали охлаждается СОЖ, на ней не развиваются температуры нагрева, близкие к температурам кристаллизации и аморфизации поверхностного слоя. В результате уплотнение поверхности вспомогательной поверхностью инструмента фактически невозможно, ибо вспомогательный угол в плане ϕ в диапазоне 0°<ϕ<5° не снимает припуск, а только выдавливает поверхностный слой, что и приводит к заклиниванию инструмента.

В качестве прототипа принят способ механической обработки конструкционных сталей резанием (патент РФ №2188747, В23В 1/00, 10.09.2002), включающий нагрев обрабатываемой поверхности ацетиленкислородной горелкой с регулируемой температурой пламени так, чтобы факел пламени в точках касания с поверхностью детали имел температуру 800-1000°С, а расстояние от центра пятна нагрева до начала резания металла выдерживают до достижения в срезаемом слое температуры разупрочнения Тср 550-600°С, при этом горелку располагают тангенциально к поверхности нагреваемой детали.

Данный способ характеризуется повышенной производительностью, снижением усилия резания, улучшением параметров точности и повышением качества обработки за счет снижения шероховатости поверхности (Ra=1,0-1,25 мкм; Нв=2320-1081 МПа). Однако этот способ имеет недостаток: на поверхности обработанной с нагревом детали отсутствует поверхностный наклеп, который в ряде случаев необходим для повышения эксплуатационных параметров деталей, в частности, при работе трущейся пары.

Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.

Решаемая задача - совершенствование способа механической обработки конструкционной стали резанием с нагревом.

Технический результат - повышение микротвердости за счет создания наклепа на поверхности детали после механической обработки с нагревом внешним источником тепла, улучшение параметров шероховатости.

Этот технический результат достигается тем, что в способе механической обработки конструкционных сталей резанием, включающем нагрев обрабатываемой детали внешним источником тепла с регулируемой температурой до достижения в срезаемом слое температуры разупрочнения, непосредственно после завершения операции резания осуществляют поверхностно-пластическое деформирование обработанной поверхности роликовым накатником с охлаждением СОЖ.

Сущность изобретения состоит в том, что разогретый внешним теплоисточником металл срезается водоохлаждаемым режущим инструментом, формообразуя конфигурацию детали, а роликовый накатник, расположенный сразу за режущим инструментом, осуществляет поверхностно-пластическое деформирование, причем для снижения температуры нагрева рабочих частей головки от нагретой детали на ролики и деталь в зоне давления роликов подается СОЖ обливом.

При направлении тепла внешнего теплоисточника на заготовку перед режущим инструментом металл заготовки разупрочняется, в силу этого усилие резания резко снижается, уменьшается величина отжатая резца и детали, снижается уровень вибрации. Вследствие этого точность обработки детали повышается, снижаются величины параметров шероховатости, а накатники обжимной головки еще более снижают этот параметр, вдавливаясь в материал детали, уплотняют поверхностный слой. Таким образом, технический результат обеспечивается за счет того, что в способе совмещенного резания с нагревом добавление упрочняющей чистовой обработки поверхностно-пластическим деформированием с помощью роликового накатника последовательно снимается припуск режущим инструментом и уплотняется поверхностный слой детали обжимными роликами.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где:

1 - обрабатываемая деталь,

2 - ацетиленкислородная горелка,

3 - инструмент - токарный резец,

4 - роликовый накатник.

Пример осуществления способа.

Обрабатывали точением гладкий вал 1 диметром ⊘ 45 мм, длиной L=636 мм из ст.40 х, на токарно-винторезном станке резцом с пластиной Т15К10. Скорость резания Vp=10 м/с, глубина резания t=8-12 мм, подача s=0,05 мм/об.

Горелку 2, нагревающую деталь 1, в ходе резания перемещали синхронно резцу 3 на расстоянии L, величину которого рассчитывали таким образом, чтобы на глубине резания снимаемый слой металла был нагрет до температуры разупрочнения T1=500°С, при нагреве поверхности детали до Т2=800°С пламенем горелки, температура которого в точках касания с поверхностью детали равнялась Т3=1000°С.

В результате резания структура стали осталась неизменной. При резании с нагревом у обработанной детали явление наклепа поверхности не обнаружено, а само резание осуществлялось за один проход с глубиной резания, в три раза превышающей режим обычного резания. Шероховатость поверхности после обычного резания черновым проходом не превышает Ra=10-25 мкм, а в случае резания с нагревом шероховатость поверхности соответствовала чистовой обработке металла резанием Ra=1,0-1,25 мкм.

Непосредственно после обработки резанием осуществляли поверхностно-пластическое деформирование нагретой поверхности роликовым накатником 4. При этом расстояние L1 упреждающего перемещения горелки 2 вдоль поверхности детали 1 от начала резания и проведения поверхностно-пластического деформирования роликовым накатником 4 устанавливалось в зависимости от температуры пламени, режима резания и габаритов детали. Величина усилия давления Р на ролик также зависит от температуры на поверхности. Ролики накатника охлаждали водой для предотвращения диффузионного проникновения и налипания частиц металла с поверхности детали на ролик.

По результатам экспериментов структура металла не изменилась. Микротвердость Нв - 5000 МПа, шероховатость Ra=0,4-0,8 мкм, глубина проникновения деформации накатывания до 0,5 мм при водяном охлаждении роликов повысилась на 50-80% по сравнению с прототипом.

Похожие патенты RU2340427C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ РЕЗАНИЕМ 2001
  • Сорокин В.М.
  • Котельников В.И.
  • Зотова В.А.
  • Гаврилов Г.Н.
  • Бобрынин С.Б.
RU2188747C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ РЕЗАНИЕМ И ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ 2010
  • Кравченко Игорь Николаевич
  • Котельников Владимир Иванович
  • Краснов Аркадий Олегович
  • Гладков Владимир Юрьевич
  • Ерофеев Михаил Николаевич
  • Чепурин Александр Васильевич
  • Тростин Владимир Петрович
  • Грузинский Семен Вячеславович
  • Ивановский Владимир Сергеевич
  • Бондарева Галина Ивановна
RU2434718C1
СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ РЕЗАНИЕМ 2011
  • Кравченко Игорь Николаевич
  • Зубрилина Елена Михайловна
  • Котельников Владимир Иванович
  • Зубенко Елена Васильевна
  • Шиян Алексей Валерьевич
  • Панкратова Елена Владимировна
  • Кожемякин Виталий Петрович
RU2460614C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2008
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Самойлов Николай Николаевич
  • Кромин Иван Анатольевич
  • Фомин Дмитрий Сергеевич
  • Иножарский Владимир Владимирович
  • Михайлов Геннадий Александрович
RU2367561C1
СПОСОБ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОГО ИГЛОФРЕЗЕРОВАНИЯ ИЛИ УПРОЧНЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2008
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Самойлов Николай Николаевич
  • Кромин Иван Анатольевич
  • Фомин Дмитрий Сергеевич
  • Иножарский Владимир Владимирович
  • Михайлов Геннадий Александрович
RU2367565C1
СПОСОБ РАСТАЧИВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2022
  • Максаров Вячеслав Викторович
  • Ефимов Александр Евгеньевич
  • Минин Александр Олегович
RU2787289C1
Смазочно-охлаждающее технологическое средство для обработки металлов резанием и процессов поверхностного деформирования 2017
  • Полетаев Владимир Алексеевич
  • Ведерникова Ирина Игоревна
  • Шпенькова Елизавета Валерьевна
  • Голяс Антон Андреевич
  • Степанова Татьяна Юрьевна
RU2674162C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО УПРОЧНЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС 2007
  • Степанов Юрий Сергеевич
  • Киричек Андрей Викторович
  • Афанасьев Борис Иванович
  • Сотников Владимир Ильич
  • Фомин Дмитрий Сергеевич
  • Василенко Юрий Валерьевич
  • Тиняков Алексей Иванович
  • Михайлов Геннадий Александрович
RU2360781C1
Способ лезвийной обработки волоконно-армированной композитной заготовки с опережающим воздействием струей жидкости и сборный лезвийный инструмент для его реализации 2021
  • Щуров Игорь Алексеевич
  • Никонов Александр Владимирович
RU2763860C1
СПОСОБ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ РЕЗАНИЕМ 1998
  • Албагачиев А.Ю.
  • Комаров В.А.
  • Преображенская Е.В.
RU2240206C2

Реферат патента 2008 года СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ РЕЗАНИЕМ

Способ относится к области комбинированной обработки резанием и пластическим деформированием и включает нагрев обрабатываемой детали внешним источником тепла с регулируемой температурой до достижения в срезаемом слое температуры разупрочнения. Для повышения микротвердости обработанной поверхности и улучшения параметров ее шероховатости используют водоохлаждаемый режущий инструмент, непосредственно после завершения операции резания осуществляют поверхностно-пластическое деформирование обработанной поверхности роликовым накатником при охлаждении его смазочно-охлаждающей жидкостью, которую подают на ролики и деталь в зоне давления роликов. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 340 427 C2

Способ механической обработки деталей из конструкционных сталей резанием, включающий нагрев обрабатываемой детали внешним источником тепла с регулируемой температурой до достижения в срезаемом слое температуры разупрочнения, отличающийся тем, что используют водоохлаждаемый режущий инструмент, а непосредственно после завершения операции резания осуществляют поверхностно-пластическое деформирование обработанной поверхности роликовым накатником при охлаждении его смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), которую подают на ролики и деталь в зоне давления роликов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2340427C2

СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ РЕЗАНИЕМ 2001
  • Сорокин В.М.
  • Котельников В.И.
  • Зотова В.А.
  • Гаврилов Г.Н.
  • Бобрынин С.Б.
RU2188747C1
Способ механической обработки 1991
  • Шатуров Геннадий Филиппович
  • Разнорович Георгий Андреевич
  • Лачев Бронислав Матвеевич
  • Радьков Валерий Васильевич
SU1773564A1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ 1990
  • Эльдаров Э.Г.
  • Курбанов Г.Я.
  • Мустафаев А.Ф.
RU2030982C1
СПОСОБ ТРАНСПОРТА ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2003
  • Юсупов О.М.
  • Волочков Н.С.
  • Мерзляков В.Ф.
  • Бакаев А.А.
  • Гизбрехт Д.Ю.
  • Мухутдинов Р.И.
RU2234634C1
US 4098153 А, 04.07.1978.

RU 2 340 427 C2

Авторы

Сорокин Виталий Матвеевич

Котельников Владимир Иванович

Митрофанов Владимир Евдокимович

Даты

2008-12-10Публикация

2007-01-09Подача