способ восстановления изношенных металлических изделий резанием и поверхностно-пластическим деформированием

Формула изобретения

Способ обработки металлических изделий резанием и поверхностно-пластическим деформированием, включающий наплавку и поверхностно-пластическое деформирование обработанной поверхности, отличающийся тем, что поверхностно-пластическое деформирование осуществляют одновременно с обработкой резанием, при этом обработку производят режущим инструментом и спаренным с ним охлаждаемым смазывающе-охлаждающей жидкостью роликовым накатником при их совместном продольном перемещении относительно обрабатываемой поверхности нагретого изделия, при этом температура в рабочей зоне режущего инструмента и накатника составляет 500 - 600°С, общая продольная подача резца и накатника - 0,2 - 0,4 мм за один оборот изделия, глубина резания - не более 4 мм, а усилие воздействия накатника на поверхность - в пределах 1,2 - 1,5 кН.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области машиностроения и может быть использован для ремонта и восстановления изношенных деталей строительных, дорожных и транспортирующих машин в условиях их интенсивного использования при ликвидации, например, чрезвычайных ситуаций.

Известен способ восстановления изношенных металлических изделий резанием и поверхностно-пластическим деформированием, состоящий из наплавки обрабатываемого металлического изделия и поверхностно-пластического деформирования (см. например, патент РФ на изобретение № 2186668, МПК⁷ В23Р 6/00, 2000).

Недостатками известного способа восстановления являются:

невозможность обеспечить продольное смещение накатника совместно с режущим инструментом, что повышает трудоемкость и не обеспечивает при однократной обработке необходимые размеры и заданное качество поверхностей, поскольку при обработке восстановленных деталей снимается излишне нанесенных слой;

отсутствие воздействия смазывающе-охлаждающей жидкости на накатник и обрабатываемую им поверхность, что приводит к его выходу из строя из-за воздействия большого потока тепловой энергии.

В основу изобретения поставлена задача снижения трудоемкости, материалоемкости, материальных затрат и повышение требуемого качества восстановленной поверхности металлических изделий при их совместной обработке.

Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления изношенных металлических изделий резанием и поверхностно-пластическим деформированием, включающем наплавку и поверхностно-пластическое деформирование обработанной поверхности, отличающемся тем, что поверхностно-пластическое деформирование осуществляют одновременно с обработкой резанием, при этом обработку производят режущим инструментом и спаренным с ним охлаждаемым смазывающе-охлаждающей жидкостью роликовым накатником при их совместном продольном перемещении относительно обрабатываемой поверхности нагретого изделия, при этом температура в рабочей зоне режущего инструмента и накатника составляет 500 600°С, общая продольная подача режущего инструмента и накатника - 0,2 0,4 мм за один оборот изделия, глубина резания - не более 4 мм, а усилие воздействия накатника на поверхность - в пределах 1,2 1,5 кН.

Поскольку обработку изделий производят режущим инструментом и спаренным с ним охлаждаемым смазывающе-охлаждающей жидкостью роликовым накатником при их совместном продольном перемещении относительно обрабатываемой поверхности нагретого изделия, при этом температура в рабочей зоне режущего инструмента и накатника составляет 500 600°С, общая продольная подача режущего инструмента и накатника - 0,2 0,4 мм за один оборот изделия, глубина резания - не более 4 мм, а усилие воздействия накатника на поверхность - в пределах 1,2 1,5 кН, обеспечивается снижение трудоемкости, материалоемкости, материальных затрат и повышение требуемого качества восстановленной поверхности металлических изделий при их совместной обработке.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа восстановления изношенных металлических изделий резанием и поверхностно-пластическим деформированием.

Устройство состоит из горелки 7 и охладителя 2 для осуществления температурной подготовки восстанавливаемой поверхности, а также спаренных режущего инструмента 3 и охлаждаемого роликового накатника 4, установленных в суппорте станка, движущемся вдоль обрабатываемой поверхности изделия 5.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Предварительно производят нанесение наплавленного слоя металла на изделие 5. В процессе обработки горелка 1 нагревает поверхность изделия до температуры 500 600°С. Затем обработку производят режущим инструментом 3 и спаренным с ним охлаждаемым роликовым накатником 4, которые закреплены в суппорте станка, осуществляющего при совместном продольном перемещении S режущего инструмента и накатника относительно обрабатываемой поверхности изделия 5 подачу режущего инструмента 3 и накатника 4 в пределах 0,2 0,4 мм за один оборот n изделия 5, глубину резания не более 4 мм и усилие воздействия Р_давл накатника на поверхность - 1,2 1,5 кН. Это повышает надежность совместной работы режущего инструмента 3 и охлаждаемого роликового накатника 4. Заявленным способом можно восстанавливать изношенные металлические изделия, изготовленные из сталей 45, 40Х, 20Х13, 15ХМ, отличающиеся химическим составом, механическими и теплофизическими свойствами, а также латуни, бронзы и подобных материалов по пластичным характеристикам.

При совмещенной обработке изделий из конструкционных, износостойких и жаростойких сталей получено снижение в 1,6 2,2 раза сопротивления нагретого металла резанию, что является существенным резервом повышения точности размеров на 1 2 квалитета при механической обработке. При этом резание с нагревом позволяет увеличить величины подачи и глубины резания. Увеличение скорости обработки с параллельным уменьшением величины подачи улучшает качество поверхности восстановленной детали и доводит параметры шероховатости до уровня тонкого точения, что позволяет повысить производительность в 6 7 раз за счет совмещения этапов обработки восстанавливаемых поверхностей изношенных деталей.

Процесс резания с нагревом, проводимый на наплавленных деталях, обеспечивает снижение параметров шероховатости поверхности обработанной заготовки в 2 2,5 раза по сравнению с обработкой без нагрева. Во всех случаях обработки рабочих поверхностей роликами получены параметры шероховатости, сопоставимые с результатами финишного этапа обработки поверхностей шлифованием.

Предложенный способ восстановления, обеспечивающий значительное снижение вибраций системы посадок и допусков (за счет увеличения скорости, подачи и глубины резания) и повышение стойкости инструмента, позволяет исключить промежуточные этапы термообработки и дополнительно отказаться от отделочных технологических операций, в том числе и шлифовальных. При этом пластическое деформирование нагретой поверхности, производимое совместно с обработкой режущим инструментом, существенно улучшает качество восстанавливаемого изделия, создавая поверхностный бездефектный слой со структурой металла, лишенной микронадрывов и характерной для рабочих поверхностей после холодной обработки резанием.