СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СМАЗОЧНЫХ КАРМАНОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ Российский патент 2012 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания регулярного микрорельефа в виде смазочных карманов на поверхности детали.

При работе сопряженных деталей возникают и развиваются процессы разрушения: трение, износ, схватывание под влиянием механических и электрохимических воздействий среды на материал трущихся пар. Существенное влияние на износостойкость деталей, безотказность и долговечность трибосопряжений оказывают физико-механические параметры поверхности, а также структура поверхностного слоя и условия смазки, обусловленные недостаточной маслоемкостью контактирующих поверхностей.

Для повышения износостойкости деталей на рабочую поверхность детали наносят вибронакатыванием микрорельеф, выполненный в виде одной или нескольких пересекающихся канавок, имеющих форму синусоиды, наложенной на винтовую линию, что обеспечивает не только надежное удержание смазки, но и ее перетекание в канавках (описание изобретения к авторскому свидетельству №313993, МПК F02F 3/00). Размеры, форму, взаимное расположение, площадь, занимаемую канавками, и их суммарный объем определяют опытным путем как функцию эксплуатационных условий работы сопрягаемых деталей (скорость перемещения, давление, способ подачи масла и т.д.). Параметры режима обработки рассчитывают исходя из условий работы сопрягаемых деталей аналитическим путем.

Для повышения износостойкости и надежности работы деталей применяют способ вибронакатывания микрорельефа, выполненного в виде одной или нескольких непрерывных соприкасающихся канавок, имеющих форму синусоиды, наложенной на винтовую линию (описание изобретения к авторскому свидетельству №315814, МПК F16C 9/04). Размеры, форму, взаимное расположение, площадь, занимаемую канавками, и суммарный объем определяют опытным путем как функцию эксплуатационных условий работы трущейся пары. Параметры режима обработки рассчитывают исходя из условий работы сопрягаемых деталей аналитическим путем.

Недостатком указанных способов является сложность расчета и наладки процесса, необходимость специального оборудования для вибронакатывания.

Известен способ упрочнения поверхности деталей с получением направленного микрорельефа и карманов на поверхности для удержания смазки, включающий процессы механического и энергетического (электрофизического) воздействия сменными рабочими инструментами на обрабатываемую поверхность. Сначала по компьютерной программе на станке поэтапно выполняют построчное непрерывное вибрационное накатывание масляных карманов, затем осуществляют энергетическим воздействием упрочнение охватывающей масляные карманы детали поверхности другим инструментом, создавая на обработанной поверхности из фрагментов белого слоя геометрически правильную сетку упрочненных треков и структуру направленного регулярного микрорельефа поверхностного слоя (заявка на изобретение №2008105186, МПК B24B 39/00).

Недостатком этого способа является сложность процесса и необходимость специального оборудования для вибронакатывания и энергетического упрочнения поверхности, охватывающей масляные карманы.

Наиболее близким является способ финишной обработки рабочей поверхности гильзы цилиндра, включающий абразивную или лезвийную обработку с обеспечением размера и макрогеометрии рабочей поверхности гильзы цилиндра, пневмовибродинамическую обработку с последующим нанесением маслоудерживающего микропрофиля и дополнительное пластическое деформирование около мертвых точек для повышения степени их упрочнения (патент на изобретение №2226146, МПК B24B 39/00).

Недостатком этого способа является трудоемкость и длительность процесса, необходимость применения специального оборудования, низкая производительность.

Для упрощения процесса и повышения производительности предлагается способ формирования смазочных карманов на поверхности детали, включающий предварительную механическую обработку заготовки с обеспечением макрогеометрии ее поверхности и последующее нанесение не ее поверхности маслоудерживающего регулярного микрорельефа путем выглаживания поверхности заготовки со скоростью 120 м/мин, обеспечивающей совершение выглаживателем автоколебательных движений с частотой более 1000 с^-1 с нанесением им ударов по поверхности заготовки.

При данной скорости выглаживатель колеблется с частотой более 1000 с^-1, с выходом из обрабатываемой поверхности на достаточный уровень для нанесения ударов и создания смазочных карманов в виде лунок, т.е. регулярного микрорельефа, который можно изменять в осевом направлении скоростью подачи.

Авторами при проведении испытаний установлено, что, увеличивая величину подачи до значения S=L₂, можно сформировать масляные карманы на поверхности детали с регулируемым расстоянием L₂ между лунками в осевом направлении.

В высокотехнологичном машиностроении возрастает применение многооперационных центров с ЧПУ, например на токарно-фрезерных центрах, позволяющих выполнять многоцелевую обработку сложных и ответственных деталей за один установ. Для осуществления предлагаемого способа формирования смазочных карманов обработку детали осуществляли за один установ.

Пример осуществления способа.

Металлическую заготовку предварительно механически обрабатывали точением на токарно-фрезерном центре MULTUS-300BM с обеспечением размера и макрогеометрии рабочей поверхности. Затем проводили обработку выглаживателем с индентором, имеющим сферическую форму заточки R<3 мм. Масса индентора m>30 г, эквивалентный коэффициент демпфирования В<20 Н·сек/м, сила трения в направляющих индентора F≈0 Н, скорость выглаживания Vвыгл.>120 м/мин.

При такой скорости выглаживатель совершает автоколебательные движения с частотой f>1000 1/сек, наносит удары по поверхности детали и создает лунки, которые являются смазочными карманами.

На фиг.1 показан фрагмент поверхности детали с нанесенными масляными карманами. 1 - масляный карман - след автоколебаний индентора на поверхности детали; Т - период автоколебаний; V - скорость выглаживания, L_i=T·V - расстояние между лунками в тангенциальном направлении, L₂ - расстояние между лунками в осевом направлении.

Применение предлагаемого способа позволяет за короткое время без смены оборудования на поверхности детали сформировать микрорельеф со смазочными карманами, который не требует приработки и обеспечивает эффективное маслоудержание и смазывание тяжелонагруженных деталей трибосопряжений.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания регулярного микрорельефа в виде смазочных карманов на поверхности детали. Осуществляют предварительную механическую обработку заготовки с обеспечением макрогеометрии ее поверхности. Наносят на поверхность заготовки маслоудерживающий регулярный микрорельеф. Нанесение маслоудерживающего регулярного микрорельефа осуществляют путем выглаживания поверхности заготовки со скоростью более 120 м/мин, обеспечивающей совершение выглаживателем автоколебательных движений с частотой более 1000 с^-1 с нанесением им ударов по поверхности заготовки. В результате упрощается процесс создания регулярного микрорельефа и увеличивается его производительность. 1 ил.

Способ формирования смазочных карманов на поверхности заготовки, включающий предварительную механическую обработку заготовки с обеспечением макрогеометрии ее поверхности и последующее нанесение на ее поверхности маслоудерживающего регулярного микрорельефа, отличающийся тем, что нанесение маслоудерживающего регулярного микрорельефа осуществляют путем выглаживания поверхности заготовки со скоростью более 120 м/мин, обеспечивающей совершение выглаживателем автоколебательных движений с частотой более 1000 с^-1 с нанесением им ударов по поверхности заготовки.