Накатывание ротационным инструментом

Инструменты, деформирующие элементы которых взаимодействуют с обрабатываемой деталью в условиях трения качения, относятся к ротационным инструментам. Применяются при отделочных, калибрующих и упрочняющих обработках внутренних и наружных цилиндрических и плоских поверхностей, конических, шаровых, фасонных и плоских поверхностей, резьб, зубчатых колес, червяков, галтелей, коленчатых валов.

Упрочнение поверхностного слоя металла изготовляемых деталей пластическим деформированием – один из наиболее простых и эффективных технологических путей повышения работоспособности и надежности изделий машиностроения. Повышается твердость и прочность поверхностного слоя, формируются благоприятные остаточные напряжения, уменьшается параметр шероховатости Ra, увеличиваются радиусы закругления вершин, относительная опорная длина профиля и т. п.

Наиболее широко применяют способы обкатывания и раскатывания шариковыми и роликовыми обкатками наружных и внутренних цилиндрических, плоских и фасонных поверхностей. Цилиндрические наружные, внутренние, фасонные поверхности обрабатываются, как правило, на токарных, револьверных, сверлильных и других станках; плоские поверхности – на строгальных, фрезерных станках.

Способы обкатывания поверхностей роликам

Рисунок 11.1 – Схемы обкатывания поверхностей роликами

В зависимости от назначения (отделочные, упрочняющие или отделочно-упрочняющие) режим обработки будет различным. Особенно это относится к усилию деформирования, т. к. путем изменения его величины можно в значительной степени управлять процессом накатывания, обеспечивая заданные свойства поверхности.

При работе ротационным инструментом на сглаживающих режимах, твердость увеличивается на 15-25%, а при обработке на упрочняющих режимах на 80-120%.

На величину остаточных напряжений влияют геометрические параметры и размеры деформирующих элементов, их количество, режим обработки. Остаточные напряжения при обкатывании многошариковым инструментом в 1,5 раза выше, чем при обработке роликовым.

Накатывание различных поверхностей шариковым и роликовым инструментом улучшает эксплуатационные свойства деталей машин, повышает износостойкость по сравнению с тонким шлифованием, хонингованием, суперфинишированием, полированием.

Период приработки поверхностей в 5-20 раз меньше по сравнению с поверхностями, обработанными абразивным инструментом.

Накатывание и раскатывание сырых и закаленных сталей повышает контактную усталостную прочность деталей типа колец, подшипников качения, обгонных роликовых муфт, крестовин карданных валов.

Доронование

Внутренние цилиндрические поверхности, кроме рассмотренных операций раскатывания, пластически деформируют путем прошивания и протягивания выглаживающими прошивками и протяжками (доронование) и шариками.

Рисунок 11.2 - Типы дорнов

Обработка доронованием заключается в том, что инструмент (дорн) диаметр которого несколько больше размера обрабатываемого отверстия, проталкивается (протягивается) через него, при этом за счет пластической деформации отверстие увеличивается, происходит сглаживание исходной шероховатости и упрочнение поверхности металла.

Процесс доронования используется при отделочно-упрочняющей обработке сквозных отверстий, но немало прошивается и глухих отверстий.

Рисунок 11.3 - Схемы доронования отверстии:

а - однозубым дорном; б – многозубым дорном;

в – многозубым составным дорном

Сквозные отверстия прошиваются шарами и выглаживающими прошивками, а также выглаживаются протяжками.

Недостатки дорнов и сглаживающих протяжек быстрый износ, из-за чего ухудшается качество обрабатываемой поверхности. Другой недостаток – образование на кольцах нароста, что приводит также к ухудшению качества поверхности.

Для получения поверхностей с минимальным параметром шероховатости и упрочненным слоем небольшой глубины применяют алмазное выглаживание. Процесс аналогичен обкатыванию, но инструментом служит кристалл алмаза, находящийся в специальной державке.

К методам пластического деформирования, упрчняющим поверхности деталей, также относятся:

- обработка дробью;

- гидровиброударная обработка;

- электромагнитная;

- ультрозвуковое упрочнение и др.