Спосіб утворення регулярного мікрорельєфу

Спосіб утворення регулярного мікрорельєфу на циліндричній заготовці, який включає її обертання з постійною швидкістю навколо її осі та 3 інструменту R=1,0-4,0 мм, при зусиллі вдавлювання P=50-600Н, ексцентриситеті деформуючого інструмента е=0,4-1,5 мм, при кількості обертів шпинделя nшп=20-150 об/хв, частоті осциляцій інструмента nподв.х=1250-2648 1/хв і подачі S=0,2-3 мм/об, а на другому етапі металеву поверхню хромують. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де: На фіг. 1 показано мікрорельєф поверхні, отриманий після обробки поверхнево-пластичним деформуванням. На фіг. 2 показано мікрорельєф поверхні, отриманий після хромування. На фіг. 3 показаний алгоритм цілеспрямованого керування технологічним процесом вібраційного обкатування з хромуванням циліндричних деталей. Спосіб реалізується наступним чином. При обробці поверхонь деталей машин одним із способів поверхневого пластичного деформування, а саме вібраційним обкатуванням на її поверхні утворюється мікрорельєф, а приповерхневий шар змінює структуру, фазовий стан, у ньому виникають стискаючі залишкові напруження, підвищується мікротвердість. Метод вібраційного обкатування базується на тонкому пластичному деформуванні поверхневих шарів металу і складному відносному переміщенні оброблюваної деталі та деформуючого інструмента. За рахунок одночасного незалежного варіювання великої кількості значень параметрів режиму вібраційного обкатування на поверхні можливі утворення регулярних мікрорельєфів різних видів. Цей спосіб застосовується для зовнішніх циліндричних поверхонь. Для цілеспрямованого керування технологічним процесом оздоблювально-зміцнюючої обробки з подальшим хромуванням деталей розроблено алгоритм для частково-регулярного мікрорельєфу, який показаний на фіг. 3. Відповідно до нього, спершу вводять вхідні дані такі, як матеріал, твердість, шорсткість, геометричні параметри деталі. Після цього визначається ввігнута форма мікрорельєфу. Виходячи із матеріалу, геометрії поверхні, твердості деталі, що оброблюється, обирається геометрія та розраховується зусилля вдавлювання інструменту. Наступним кроком є вибір обладнання, пристрою та інструменту для оздоблювальнозміцнюючої обробки. Потім, згідно до розробленого алгоритму, обирається схема обробки (за один чи декілька проходів). Виходячи з кінематичних особливостей обладнання та пристроїв призначається кількість обертів шпинделя (nш), ексцентриситет (e), частоти осциляції інструмента (nподв.х), подача деталі (S) та 55748 4 i nподв.х Nшп , яке вивизначається cпіввідношення значає взаємне розташування нерівностей. Після призначення технологічних факторів визначаються параметри якості поверхні й поверхневого шару. Спочатку визначається глибина (h), ширина (b) регулярної нерівності та висота напливів (hн). Далі, згідно до розробленого алгоритму, визначається кут сітки ( ), крок нерівності по вісі (So), кутовий крок нерівностей (Sк), амплітуда безперервної регулярної нерівності (А) і відносна площа, що її займають регулярні нерівності (Fн). Оскільки останній параметр є найбільш інформативним та найповніше характеризує експлуатаційні властивості деталей, то для розробленого технологічного процесу необхідно далі встановити аналітичний зв'язок між режимами обробки і Fн. Це дозволить відтворювати на поверхні необхідну за умовами експлуатації величину Fн для даного технологічного процесу. Далі, за даним алгоритмом пропонується обрати вид хромування (декоративно-захисне, захисне або тверде), вибрати режими хромування (температуру електроліту та щільність току), від яких залежить зовнішній вигляд осаду хрому (молочний, блискучий або матовий). Після процесу хромування визначають глибину (h1), ширину (b1) регулярної нерівності та висоту напливів (hн1) і відносну площу, що її займають регулярні нерівності (Fн1). Всі геометричні параметри мікрорельєфу (розмір, форма, малюнок) є функцією режиму обробки. За допомогою вібраційного накатування на зовнішній циліндричній поверхні отримують частково-регулярний мікрорельєф 1 типу ввігнутої форми синусоїдального типу і регулярні нерівності при цьому не перетинаються (фіг. 1). Спосіб реалізується на циліндричних металевих деталях, які мають твердість від HRC 39...41 до HRC 63...65 і в подальшому з метою підвищення експлуатаційних властивостей хромуються. Товщина хромованого шару 3-16 мкм. На першому етапі на поверхні виконують частково-регулярний рельєф 1 типу ввігнутої форми. В залежності від твердості радіус сфери деформуючого інструменту вибирається R=1,0-4,0 мм та зусилля вдавлювання його в поверхню деталі Р=50-600 Н, ексцентриситеті деформуючого інструмента е=0,4-1,5 мм, при кількості обертів шпинделя nшп=20-150 об/хв, частоті осциляцій інструмента nподв.х=12502648 1/хв і подачі S=0,2-3 мм/об параметри мікрорельєфу: b=0,15-0,6 мм, h=0,001-0,009 мм, hн1=0,0002-0,004 мм, а на другому етапі металеву поверхню хромують і отримують наступні параметри мікрорельєфу: b1=0,148-0,58 мм, h1=0,0010,008 мм, hн1=0,0002-0,0035 мм. 5 55748 6 Таблиця Приклади конкретного виконання на токарно-гвинторізному верстаті КА-280 Матеріал № деталі, твердість 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Сталь 20Х, HRC59...63 Чавун СЧ25, НВ 190-210 Сталь 45, HRC48...52 Сталь 45, HRC48...52 Сталь 45, HRC48...52 Сталь 45, HRC48...52 Сталь ХВГ, HRC62 Сталь 20Х, HRC59...63 Сталь 45, HRC48...52 Зусилля вдавлювання інструменту, Н Радіус деформуючого інструмента, мм 270 Параметри частковорегулярного мікрорельєфу після вібронакатування, мм Параметри мікрорельєфу після хромування, мм Ширина Глибина Висота напливів Ширина 2 0,28 0,0022 0,0009 0,279986 0,0021193 0,0008965 2,15 200 4 0,48 0,00215 0,0008 0,47998 0,00214 0,000495 1,9 500 2,5 0,49 0,0043 0,0015 0,48999 0,004295 0,001497 2,1 300 2 0,35 0,005 0,0017 0,350004 0,004992 0,001696 2,12 500 3 0,49 0,0035 0,0013 0,489986 0,003493 0,001296 2,10 500 3 0,49 0,0035 0,0013 0,489988 0,003494 0,001297 2,0 250 2,5 0,28 0,0016 0,0006 0,279982 0,001591 0,000595 1,9 20 0,5 0,18 0,003 0,0002 0,179988 0,002994 0,000197 1 650 2 0,6 0,013 0,0042 0,599986 0,0121993 0,0041965 Література 1. А.с. СССР № 1801731 МКИ В24В39/00, опубл. 15.03.93, бюл. № 10. Глибина Висота напливів Підвищення зносостійкості після хромування з поверхнями на яких утворено частковорегулярного мікрорельєфу 1 2. Патент на корисну модель UA № 10734 МКИ В24В39/00, опубл. 15.11.2005, бюл. № 11, 2005. 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 55748 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601