способ обработки цилиндрических поверхностей деталей

Формула изобретения

1. Способ отделочно-упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей валов, при котором на поверхность вала воздействуют энергоносителем с шариками, отличающийся тем, что над шейками вала по всей его окружности устанавливают обойму с бойками, в которых шарики располагают на торцах бойков или на торцах их наконечников, при этом энергоносителем шарикам сообщают колебания, позволяющие производить удар бойков об обрабатываемую поверхность при единичном касании.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на торцах бойков располагают подшипниковые или стеклянные шарики.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергоноситель вводят в обойму с циклическими перепадами, обеспечивающими единичное касание бойков об обрабатываемую поверхность, при этом используют жидкий или воздухо-газообразный энергоноситель.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработке подвергают шейки коленчатых валов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области отделочно-упрочняющей технологии круглых поверхностей, в том числе коленчатых валов, распредвалов или пальцев ДВС.

Известны многие способы обработки деталей струйно-абразивным или дробеструйным методом: а/с N 1030152А от 03.08.65, N 5037003 от 06.03.76, N 878548 от 07.11.81, N 872235, N 1553361, N 272345, N 698751, N 814695, БИ N 11 1981.

Известны способы обработки коленчатых валов: N1606300 А-1 от 15.11.90, N 1734957 А-1 от 23.05.92, N 1761422 А-1 от 15.09.92, N 2007287 С-1 от 15.02.94 и от 10.06.98 , N 96115496/02.

Известные установки, устройства и способы отделочно-упрочняющей обработки поверхностей круглых деталей дробеструйным методом, при котором само пятно зоны деформированного нагружения имеет кольцевой деформационный источник нагружения, ударяющийся с заданной подачей воздушного давления.

Такой вид деформационного нагружения более доступен для деталей, симметричных в своем сечении по всей длине, и менее доступен для коленчатых валов, так как они в своем сечении по всей длине (в том числе и шеек) имеют несоосность и своеобразную конфигурацию. В связи с чем затрудняется равномерная обработка шатунных шеек коленчатых валов, так как их поверхности при вращении коленчатого вала находятся на циклическом расстоянии по отношению к поверхности обрабатываемого инструмента, а также сложность равномерного вращения коленчатого вала.

Для формирования равномерной макро- и микротопографии, где (R_a до 0,18 мкм) при напряженно-деформационном состоянии поверхностного слоя, разработана своеобразная схема, при которой обработка шеек коленчатых валов будет равномерной по всей поверхности.

Кроме того, схема предусматривает устранение отрицательного влияния таких краевых условий, как интенсивный эрозийный съем металла на кромках обрабатываемых шеек, в результате чего происходит изменение их конфигурации (при дробеструйной обработке), что недопустимо для шеек коленчатых валов всех моделей и модификаций.

Техническим результатом является множительное расширение технологических возможностей по финишной обработке шеек валов коленчатого вала при обеспечении равномерности отделки и упрочнения в результате обработки поверхностей шеек коленчатого вала, включая граничные участки кромок обрабатываемых шеек, сохраняя граничные участки их торцов.

Технический peзультат достигается тем, что в способе отделочно-упрочняющей обработки шеек коленчатых валов с помощью шариковых бойков, подающихся воздухо-газообразным или жидким энергоносителем, поступающим от насоса (компрессора) в обойму и к поверхности бойков с переменной цикличностью давления при равных амплитудах давления, обеспечивается единичное касание шарика об обрабатываемую поверхность.

На чертеже приведена схема осуществления описываемого способа.

На стенке, на специальной установке или на автоматической линии по обработке валов или шеек коленчатых валов, которые оснащены пневмо- или гидросистемой, закрепляется коленчатый вал 6. Предварительно коленчатый вал проходит полный цикл обработки шеек по обычной технологии. При проведении тонкой обточки шеек можно исключить их шлифовку, вместо которой вводится операция по предлагаемому способу обработки шеек. Затем над обрабатываемой поверхностью вала (при обработке шеек коленчатых валов располагается обойма из двух полуколец) устанавливается обойма с шариковыми бойками 3, имеющими в своем сборном корпусе пружину 4 и шарики 5, которые производят удар с помощью амплитудного колебания бойков, равномерно расположенных по всей их окружности к поверхности обрабатываемого вала.

Регулировку величины обрабатываемой поверхности можно производить за счет усиления давления воздушного или жидкого потока.

Пример. Проводится отделочно-упрочняющая обработка поверхностей вала, прошедших полный технологический цикл обработки с возможным исключением окончательной обработки шлифовкой. Давление рабочей смеси, поступающей в канал обрабатываемого кольца (полуколец), равно Р = 3-10 МПа. При использовании двух полуколец полукольца связаны между собой специальной крепежной петлей и замком. В качестве рабочего инструмента используются подшипниковые или стеклянные шарики диаметром от 0,5 до 5,0 мм, установленные в торцы бойков. Подшипниковые шарики (ГОСТ 37622-70) III-IV степени точности. В качестве энергоносителя воздушная среда или вода без присадки содового раствора или 3% с содовым раствором.

Исходная шероховатость поверхности обрабатываемых поверхностей R_a = до 0,35 мкм, исходная твердость НВ = 80120 МПа.

Полученные сравнительные данные по традиционной операции тонкой шлифовкой и отделочно-упрочняющей обработки показывают, что топографический макро- и микрорельеф имеет более качественный характер, сопоставимый с отшлифованной поверхностью, при этом по высотным параметрам шероховатость у предложенного способа составляет R_a = 18 мкм, что и у процесса шлифовки, что значительно повышает противоизносные характеристики обрабатываемой поверхности новым способом.

Кроме этого, замеры остаточных напряжений показали плавное распределение _o.н с максимумом у поверхности, что также дополнительно способствует увеличению противоизносных характеристик, твердость приповерхностного слоя до предлагаемой обработки составляет 80...120 МПа, после обработки предлагаемым способом возрастает до НВ 260...290 единиц.

При обработке поверхностей шеек коленчатых валов стеклянными шариками по этой же схеме для достижения подобных результатов шероховатости и твердости необходимо увеличить давление энергоносителя, получая при этом положительные результаты, показанные на графиках 1, 2 и таблицах 1,2, получение дополнительного эффекта как насыщение приповерхностного слоя стекловолокнистыми микроэлементами, способствующими сохранению рабочих поверхностей шеек коленчатых валов от коррозии, придавая мягкий скользящий процесс работы пары трения [вал - обойма (втулка)].