FR2511912A1 - METHOD OF CURING PLASTIC DEFORMATION COMPLICATED SHAPE SURFACES AND PROCESSED PIECES IN ACCORDANCE WITH THE METHOD - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LE TRAVAIL DE PIECES PAR DEFORMATION PLASTIQUE. LE PROCEDE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST CARACTERISE EN CE QU'ON DISPOSE LES ELEMENTS DEFORMANTS E, F SUR DEUX COTES RESPECTIFS DIAMETRALEMENT OPPOSES DE LA SPIRALE 14 ET DE MANIERE A CE QU'ILS SOIENT MIS EN ROTATION FORCEE AU CONTACT DE LA SURFACE DU MATERIAU DE LA SPIRALE 14, ON MET EN ROTATION LA PIECE AUTOUR DE SON PROPRE AXE LONGITUDINAL, ON LUI COMMUNIQUE EN MEME TEMPS DES OSCILLATIONS ULTRASONORES, ON FAIT TOURNER LES ELEMENTS DEFORMANTS E, F EN SENS MUTUELLEMENT CONTRAIRES DE FACON A CE QU'ILS FORMENT SUR LA SURFACE DE LA PIECE UN MICRORELIEF REGULIER SOUS FORME D'UN RESEAU DE TRAJECTOIRES ENTRECROISEES ET, EN VARIANT LE RAPPORT DES VITESSES ANGULAIRES DE ROTATION DES ELEMENTS DEFORMANTS E, F, ON ASSURE L'OBTENTION DES VALEURS DESIREES DES PARAMETRES GEOMETRIQUES DUDIT MICRORELIEF. L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE NOTAMMENT POUR LE DURCISSEMENT DE PIECES EXECUTEES SOUS FORME DE SPIRALE TRIDIMENSIONNELLE DONT LES SPIRES SONT EXECUTEES EN UN MATERIAU DE SECTION TRANSVERSALE SENSIBLEMENT RONDE.THE INVENTION CONCERNS WORKING PARTS BY PLASTIC DEFORMATION. THE PROCESS WHICH IS THE OBJECT OF THE INVENTION IS CHARACTERIZED IN THAT THE DEFORMING ELEMENTS E, F ARE ARRANGED ON TWO RESPECTIVE SIDES DIAMETRALLY OPPOSED OF THE SPIRAL 14 AND SO THAT THEY ARE FORCED ROTATION IN CONTACT WITH THE SURFACE OF THE MATERIAL OF THE SPIRAL 14, WE ROTATE THE PART AROUND ITS OWN LONGITUDINAL AXIS, WE COMMUNICATE TO IT AT THE SAME TIME ULTRASOUND OSCILLATIONS, WE ROTATE THE DEFORMING ELEMENTS E, F IN A MUTUALLY OPPOSITE MEANING. 'THEY FORM ON THE SURFACE OF THE PART A REGULAR MICRORELIEF IN THE FORM OF A NETWORK OF INTERLOCATED TRAJECTORIES AND, BY VARIING THE RATIO OF ANGULAR SPEEDS OF ROTATION OF THE DEFORMING ELEMENTS E, F, WE ENSURE THAT THE DESIRED VALUES OF THE GEARED PARAMETERS DUDIT MICRORELIEF. THE INVENTION MAY BE USED IN PARTICULAR FOR THE HARDENING OF PARTS EXECUTED IN THE FORM OF A THREE-DIMENSIONAL SPIRAL WHOSE SPIRALS ARE EXECUTED IN A MATERIAL WITH A SENSITIVELY ROUND CROSS-SECTION.
Description
La présente invention concerne le domaine du travail de pièces parThe present invention relates to the field of working parts by
déformation plastique et a notamment pour objet Sun procédé de durcissement superficiel de pièces de plastic deformation and particularly relates to Sun surface hardening process of parts of
machines ayant des surfaces de forme compliquée, en par- machines with surfaces of complicated shape, particularly
ticulier de pièces de forme spirale tridimensionnelle, par exemple de ressorts hélicoïdaux, ainsi que les pièces of three-dimensional spiral-shaped parts, for example helical springs, as well as
traitées conformément audit procédé. processed in accordance with said method.
Il est avantageux d'utiliser la présente invention notamment pour le durcissement de pièces exécutées sous forme de spirale tridimensionnelle dont les spires sont It is advantageous to use the present invention in particular for the hardening of parts executed in the form of a three-dimensional spiral whose turns are
exécutées en un matériau de section transversale sensible- executed in a cross-section material
ment: ronde.ment: round.
Comme on le sait, la résistance à la détérioration due à la fatigue, qui assure un fonctionnement prolongé dans des conditions de contraintes cycliques, est l'une des caractéristiques les plus importantes des ressorts lors de leur utilisation Les égratignures, traits, microrugosités, microfissures formant un microrelief à la surface des ressorts sont des concentrateurs de contraintes qui abaissent la résistance à la fatigue des ressorts La résistance des pièces à la fatigue diminue considérablement lorsque les égratignures, les traits, etccoincident avec la direction de la charge de travail En règle générale, l'élévation de la résistance des pièces des machines à la fatigue est obtenue par leur durcissement superficiel Il existe différents modes de durcissement superficiel, par exemple thermique, chimio-thermique, mécanique, thermomécanique As it is known, the resistance to deterioration due to fatigue, which ensures prolonged operation under cyclic stress conditions, is one of the most important characteristics of the springs during their use. Scratches, lines, microroughness, microcracks forming a microrelief on the surface of the springs are stress concentrators that lower the fatigue resistance of the springs The resistance of the parts to the fatigue decreases considerably when the scratches, the lines, etccoincident with the direction of the workload As a general rule , the increase of the resistance of the machine parts to fatigue is obtained by their surface hardening There are different modes of surface hardening, for example thermal, chemo-thermal, mechanical, thermomechanical
et autres.and others.
A l'heure actuelle, le durcissement des pièces du type ressort en forme de spirale et dont la spire est de At the present time, the hardening of spiral-shaped spring-type pieces with a turn of
section ronde à durcissement identique dans toute la sec- round section with identical hardening throughout the entire
tion de la spire et à faible rugosité présente de grandes difficultés On connaît plusieurs procédés de durcissement The spinning and low roughness presents great difficulties Several hardening processes are known
de pièces du type ressort par déformation plastique. parts of the spring type by plastic deformation.
Dans la technique actuelle, le procédé de traitement In the present art, the treatment method
par grenaillage trouve une large application dans le dur- blasting finds wide application in the dura-
cissement de pièces du type ressort Selon ce procédé, le durcissement se fait au moyen de grenaille d'acier ou de fonte sous forme de billes auxquelles on communique une énergie cinétique et qu'on fait agir sur le ressort à travailler. L'inconvénient de ce procédé réside dans l'inégalité du durcissement suivant la section de la spire du ressort et dans la grande rugosité de sa surface Ceci conduit à la formation de petits concentrateurs de contraintes diminuant la résistance du ressort à la destruction par la curing of the spring type parts According to this method, the hardening is done by means of steel shot or cast iron in the form of balls to which a kinetic energy is imparted and that is made to act on the spring to work. The disadvantage of this method lies in the unevenness of the hardening along the section of the coil of the spring and in the high roughness of its surface. This leads to the formation of small concentrators of stresses decreasing the resistance of the spring to destruction by the
fatigue.tired.
Selon l'autre procédé en usage dans la technique, le durcissement se fait au moyen de billes libres auxquelles sont communiquées des oscillations ultrasonores Dans ce procédé, on communique des oscillations ultrasonores aux billes disposées dans une enceinte close Les pièces du type vis ou du type ressort sont logées dans cette même enceinte close et leur durcissement est effectué à l'aide de billes auxquelles sont communiquées des oscillations ultrasonores. Toutefois, dans le cas de pièces de forme spirale According to the other method used in the art, the hardening is done by means of free beads to which ultrasonic oscillations are communicated. In this method, ultrasonic oscillations are communicated to the balls arranged in a closed chamber. Parts of the screw type or of the type spring are housed in the same enclosure closed and their hardening is performed with the aid of balls to which are communicated ultrasonic oscillations. However, in the case of spiral shaped pieces
tridimensionnelle, il est impossible d'obtenir une profon- three-dimensional, it is impossible to obtain a depth
deur identique de la couche durcie suivant toute la surface. identical thickness of the layer hardened along the entire surface.
En outre, il est difficile d'obtenir à l'aide de ce pro- In addition, it is difficult to obtain using this
cédé la profondeur requise de la couche durcie. yielded the required depth of the hardened layer.
On s'est donc proposé de mettre au point un procédé simple et fiable et un dispositif pour le durcissement de It has therefore been proposed to develop a simple and reliable method and a device for the hardening of
ressorts à spires de section transversale ronde, qui assu- coil springs of round cross-section, which ensures
reraient, grâce à une disposition appropriée d'éléments déformants sur la pièce à durcir et à la communication d'oscillations ultrasonores à la pièce, la profondeur thanks to an appropriate arrangement of deforming elements on the part to be hardened and to the communication of ultrasonic oscillations to the part, the depth
désirée de la couche superficielle durcie. desired from the hardened surface layer.
Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un pro- The problem thus posed is solved by means of a
cédé de durcissement de surfaces de pièces de forme compliquée, notamment sous forme de spirale tridimensionnelle, fabriquées ceded hardening surfaces of complicated shapes, especially in the form of a three-dimensional spiral, manufactured
en un matériau dont la section transversale est sensible- in a material whose cross-section is sensitive-
ment ronde, par déformation plastique à l'aide d'éléments déformants déplacés suivant la surface de la pièce,caractérisé, selon l'invention, en ce qu'on place les éléments déformants sur deux côtés respectifs diamétralement opposés de la spirale de manière qu'ils puissent tourner au contact de la surface du matériau de la spirale, on met la pièce en rotation autour de son axe longitudinal en communiquant simultanément à celle-ci des oscillations ultrasonores, on fait tourner les éléments déformants en sens contraireede The invention is characterized in that, by plastic deformation, deforming elements are displaced according to the surface of the part, in that the deforming elements are placed on two diametrically opposite sides of the spiral in such a way that they can rotate in contact with the surface of the spiral material, the workpiece is rotated about its longitudinal axis by simultaneously imparting ultrasonic oscillations to it, the deforming elements are turned in the opposite direction
manière qu'ils forment sur la surface de la pièce un micro- way that they form on the surface of the room a micro-
relief régulier sous forme d'un réseau de trajectoires entre- regular relief in the form of a network of trajectories
croisées et, en faisant varier le rapport entre les vitesses angulaires de rotation des éléments déformants, on assure l'obtention des valeurs désirées des paramètres crossed and, by varying the ratio between the angular speeds of rotation of the deforming elements, it ensures the obtaining of the desired values of the parameters
géométriques du microrelief.geometries of the microrelief.
Trois types d'oscillations: oscillations longitudi- Three types of oscillations: longitudinal oscillations
nales, oscillations de flexion et oscillations de torsion, sont engendrées dans le ressort par suite de sa forme compliquée hélicoldale Du fait que la longueur d'onde de chaque type d'oscillations ultrasonores est différente, tous les points du ressort subissent des oscillations compliquées, autrement dit, l'amplitude totale en chaque point est approximativement identique En conséquence, il est possible d'effectuer le durcissement en appliquant de Nales, bending oscillations and torsional oscillations, are generated in the spring as a result of its complicated helicoidal form. Since the wavelength of each type of ultrasonic oscillations is different, all the points of the spring undergo complicated oscillations. in other words, the total amplitude at each point is approximately the same. As a result, it is possible to perform the hardening by applying
faibles charges statiques à l'élément déformant Ceci con- low static charges to the deforming element
tribue à une rotation stable des éléments déformants et à l'obtention, par conséquent, d'une profondeur identique de tribute to a stable rotation of deforming elements and to obtain, therefore, an identical depth of
la couche durcie.the hardened layer.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la The invention will be better understood and other purposes, details and advantages thereof will become more apparent in the
lumière de la description explicative qui va suivre de light of the explanatory description which will follow from
différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels la figure 1 représente un schéma de principe de mise en oeuvre du procédé de durcissement de surfaces de forme compliquée par déformation plastique; la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 1; la figure 4 montre les trajectoires d'intersection various embodiments given solely by way of non-limiting examples with reference to the accompanying non-limiting drawings in which: FIG. 1 represents a schematic diagram of the implementation of the process for hardening surfaces of complicated shape by plastic deformation; Figure 2 is a sectional view along II-II of Figure 1; Figure 3 is a sectional view along III-III of Figure 1; Figure 4 shows the intersection trajectories
des traces des éléments déformants sur la surface défor- traces of deforming elements on the deformed surface
mée de la pièce en cas d'égalité des vitesses angulaires de rotation des éléments déformants; et in the case of equality of the angular speeds of rotation of the deforming elements; and
la figure 5 représente les trajectoires d'intersec- Figure 5 shows the intersector trajectories
tion des traces des éléments déformants sur la surface traces of deforming elements on the surface
déformée de la pièce en cas d'inégalité des vitesses an- distorted part in the event of unequal speeds
gulaires de la rotation des éléments déformants. gules of the rotation of the deforming elements.
Les figures 1, 2 représentent le dispositif et les figures 2, 3 représentent un schéma de principe de mise en oeuvre du procédé de durcissement de surfaces de forme compliquée par déformation plastique de pièces, notamment FIGS. 1, 2 show the device and FIGS. 2, 3 represent a schematic diagram of the implementation of the process of hardening of surfaces of complicated shape by plastic deformation of parts, in particular
sous forme de spirale tridimensionnelle de section sensible- in the form of a three-dimensional spiral of
ment ronde Le dispositif de durcissement comporte deux moteurs électriques 1 et 2 (figure 1) à-réglage non étagé de la vitesse de rotation, montés sur des chariots 3 Des poulies 4 et,5 sont emmanchées sur les arbres des moteurs The hardening device comprises two electric motors 1 and 2 (Figure 1) with non-stepped rotation speed, mounted on carriages 3 pulleys 4 and 5 are fitted on the motor shafts
électriques 1 et 2 et transmettent la rotation par l'inter- 1 and 2 and transmit the rotation through
médiaire de transmissions par courroies 6 et 7 aux éléments of belt transmissions 6 and 7 to the elements
déformants E, F disposés dans des chapes 8 et 9 Les élé- deformants E, F arranged in clevises 8 and 9.
ments déformants E, F sont de construction identique Ils comportent des joints en antifriction 10, des billes 11 (figure 2), des cages 12 et des bagues de charge 13 Un ressort 14 fixé à une extrémité d'un guide 15 (figure 3) est engagé à travers les éléments déformants E, F L'autre extrémité du guide d'ondes 15 est solidaire d'une source Deforming elements E, F are of identical construction. They comprise antifriction seals 10, balls 11 (FIG. 2), cages 12 and load rings 13. A spring 14 fixed to one end of a guide 15 (FIG. 3). is engaged through the deforming elements E, F The other end of the waveguide 15 is integral with a source
d'oscillations ultrasonores 16.of ultrasonic oscillations 16.
Le procédé de durcissement de surfaces de forme com- The method of hardening surfaces of similar shape
pliquée par déformation plastique consiste en ce qui suit. plied by plastic deformation consists of the following.
Un ressort 14 est fixé à une extrémité du guide d'ondes (figure 3) L'un des éléments déformants, par exemple l'élément E, est placé sur le ressort 14 avec un certain ajustage serré dont la valeur constitue la différence entre le diamètre de la section transversale de la spire du ressort 14 et le diamètre de travail de l'élément déformant E. La mise en place des éléments déformants E, F sur le ressort 14 se fait successivement On procède d'abord à l'assemblage de l'un des éléments déformants, par exemple E, c'est-à-dire qu'on place les billes 11 (figure 2) dans la cage 12 et on les introduit dans la bague de charge 13. Les plaques en antifriction 10 (figure 1) sont placées sur les surfaces latérales de la bague de charge 13 On A spring 14 is fixed at one end of the waveguide (FIG. 3). One of the deforming elements, for example the element E, is placed on the spring 14 with a certain tight fitting whose value constitutes the difference between the diameter of the cross section of the coil of the spring 14 and the working diameter of the deforming element E. The introduction of the deforming elements E, F on the spring 14 takes place successively. one of the deforming elements, for example E, that is to say that the balls 11 (FIG. 2) are placed in the cage 12 and introduced into the charging ring 13. The anti-friction plates 10 (FIG. 1) are placed on the side surfaces of the charging ring 13
engage l'élément déformant E ainsi assemblé sur le res- engages the deforming element E thus assembled on the
sort 14, puis on place l'élément déformant E autour de la chape 8 des deux côtés de celle-ci On place la courroie d'entraînement 6 sur la bague de charge 13 Ceci fait, on communique au ressort 14 des oscillations ultrasonores à partir de la source 16 par l'intermédiaire du guide d'ondes 14, then the deforming element E is placed around the yoke 8 on both sides of it. The drive belt 6 is placed on the loading ring 13. This makes the spring 14 communicate with ultrasonic oscillations. of the source 16 via the waveguide
,ainsi qu'un mouvement rotatif autour de l'axe longitu- , as well as a rotational movement around the longitudinal axis
dinal du ressort avec une fréquence n En même temps, l'élément déformant E est mis en mouvement rotatif autour de la section de la spire du ressort avec une fréquence N 1 dinal spring with a frequency n At the same time, the deforming element E is rotated around the section of the coil of the spring with a frequency N 1
(figure 2) à l'aide du moteur électrique 2 par l'inter- (Figure 2) using the electric motor 2 through the
médiaire de la poulie 4 et de la courroie d'entraînement 6 Une fois traitée une moitié de la spire du ressort 14 (figure 1), on interrompt le mouvement rotatif du ressort 14, on met hors circuit le moteur électrique 2 et la source d'oscillations ultrasonores 16 (figure 3) Ensuite, on assemble le deuxième élément déformant F de l'autre côté du ressort Son assemblage s'effectue de la même manière As soon as one half of the turn of the spring 14 (FIG. 1) has been treated, the rotary movement of the spring 14 is interrupted, the electric motor 2 and the ignition source are switched off. Ultrasonic oscillations 16 (FIG. 3) Next, the second deforming element F is assembled on the other side of the spring. Its assembly is carried out in the same way
que pour l'élément déformant E monté précédemment. only for the deforming element E previously mounted.
Ceci fait, on communique au ressort 14 des oscilla- This done, we communicate to the spring 14 oscilla-
tions ultrasonores et un mouvement rotatif autour de son ultrasound and a rotating motion around its
axe longitudinal à partir de la source 16 par l'inter- longitudinal axis from source 16 through
médiaire du guide d'ondes 15 Les moteurs électriques 1, 2 communiquent un mouvement rotatif aux éléments déformants E, F, et par conséquent, aux billes 11 montées sur des côtés respectifs diamétralement opposés du ressort 14, par l'intermédiaire des poulies 4,5 et des transmissions The electric motors 1, 2 communicate a rotary movement to the deforming elements E, F, and consequently to the balls 11 mounted on respective diametrically opposite sides of the spring 14, by means of the pulleys 4, 5 and transmissions
par courroie 6 et 7 dans des sens opposés et à des fré- by belt 6 and 7 in opposite directions and at
quences ni et N 2 respectivement.quences ni and N 2 respectively.
A chaque tour du ressort 14, chaque élément déformant E ou F se déplace par rapport au ressort 14 suivant la périphérie d'une spire d'une longueur L = rllD, o D est le diamètre du ressort, IT'= 3,14 Si on désigne par So l'avance admissibleassurant le microrelief régulier requis, de l'élément déformant (par exemple de l'élément E) à chaque tour de celui-ci autour de son axe, la valeur Each turn of the spring 14, each deforming element E or F moves relative to the spring 14 along the periphery of a coil of length L = rllD, where D is the diameter of the spring, IT '= 3.14 Si S 2 is denoted by the permissible advance, assuming the required regular microrelief, of the deforming element (for example of the element E) at each turn of this element about its axis, the value
L/50 caractérise le nombre de tours N 1 de l'élément défor- L / 50 characterizes the number of turns N 1 of the deformation element
mant par tour du ressort Donc, la fréquence N 1 est d'au- per turn of the spring So, the frequency N 1 is from
tant de fois supérieur à la fréquence de rotation N du so many times higher than the rotation frequency N of the
ressort.spring.
Les éléments déformants E, F, par l'intermédiaire des billes 11, forment sur la surface du ressort 14 un The deforming elements E, F, via the balls 11, form on the surface of the spring 14 a
microrelief régulier sous forme de trajectoires s'entre- regular microrelief in the form of trajectories
croisant en formant un réseau et, en changeant le rapport entre les vitesses angulaires de rotation des éléments crossing by forming a network and, by changing the ratio between the angular velocities of rotation of the elements
déformants E,F, on obtient les valeurs désirées des para- deformants E, F, we obtain the desired values of the para-
mètres géométriques du microrelief. geometric meters of the microrelief.
Pendant un tour du ressort 14 autour de son axe, on déplace les chariots 3 portant les éléments déformants E, F suivant l'axe du ressort et sur une distance égale au pas t du ressort 14 (figure 3) Si la rigidité du ressort During a turn of the spring 14 about its axis, the carriages 3 are moved carrying the deforming elements E, F along the axis of the spring and at a distance equal to the pitch t of the spring 14 (FIG. 3). If the spring stiffness
14 est suffisante (diamètres du fil du ressort supé- 14 is sufficient (diameters of the wire of the upper spring
rieurs à 5 mm), on n'a pas besoin d'effectuer un déplace- less than 5 mm), there is no need to move
ment forcé des chariots 3 (figure 1) Si l'on monte les chariots 3 sur les guidages du dispositif avec possibilité de se déplacer librement le long de l'axe du ressort 14, une composante de l'effort orientée le long de son axe est engendrée pendant la rotation du ressort 14 autour de son axe Sous l'action de cet effort, les chariots se déplacent suivant l'axe du ressort 14 et effectuent son 3 (FIG. 1) If the carriages 3 are mounted on the guides of the device with the possibility of moving freely along the axis of the spring 14, a component of the force oriented along its axis is generated during the rotation of the spring 14 about its axis Under the action of this force, the carriages move along the axis of the spring 14 and perform its function.
usinage suivant sa longueur.machining along its length.
Par suite de la forme compliquée du ressort 14 (figures 2, 3),des oscillations complexes de trois types: longitudinales A, de torsion B et de flexion C, se As a result of the complicated shape of the spring 14 (FIGS. 2, 3), complex oscillations of three types: longitudinal A, torsion B and flexion C,
forment (figure 3) quand la source d'oscillations ultra- form (Figure 3) when the source of ultrasonic oscillations
sonores 16 est mise en action Etant donné que la lon- 16 is put into action since the length of time
gueur d'onde de chaque type d'oscillations est différente, tous les points du ressort 14 sont soumis à des oscillations ultrasonores complexes, autrement dit, l'amplitude des Each wave type of each type of oscillation is different, all the points of the spring 14 are subjected to complex ultrasonic oscillations, that is, the amplitude of the oscillations.
oscillations en chaque point est approximativement identi- oscillations at each point is approximately identical
que La présence d'oscillations ultrasonores en chaque point du ressort 14 augmente la plasticité du matériau et l'activation du mouvement de dislocations, ce qui that the presence of ultrasonic oscillations at each point of the spring 14 increases the plasticity of the material and the activation of the movement of dislocations, which
diminue l'effort de déformation et les forces de frotte- decreases the deformation force and friction forces
ment Les oscillations ultrasonores communiquées au ressort 14 (figure 2) sont transmises aux billes 11, et grâce au fait que celles-ci sont sollicitées par la bague 13, cette bague assure, en plus des oscillations de basse fréquence The ultrasonic oscillations communicated to the spring 14 (FIG. 2) are transmitted to the balls 11, and thanks to the fact that the latter are urged by the ring 13, this ring ensures, in addition to low frequency oscillations.
des billes 11 Il se produit alors une modulation en ampli- 11 There then occurs a modulation in ampli-
tude des oscillations de basse fréquence des billes 11 par les oscillations ultrasonores, ce qui permet d'obtenir une plus grande profondeur de la couche durcie avec des efforts de déformation et des forces de frottement moindres Ce phénomène intensifie le processus et n'était pas appliqué study of the low frequency oscillations of the balls 11 by the ultrasonic oscillations, which makes it possible to obtain a greater depth of the hardened layer with deformation forces and lower friction forces This phenomenon intensifies the process and was not applied
jusqu'ici dans la technique.so far in the technique.
L'absence d'oscillations ultrasonores augmente la résistance de la matière à la déformation plastique et à la force de frottement, ce qui conduit à un glissement des courroies d'entraînement sur les bagues de charge 13, et le processus d'usinage du ressort 14 s'interrompt C'est grâce au fait que le ressort 14 est soumis à l'action des oscillations ultrasonores qu'on a obtenu la possibilité d'assurer l'usinage de tout le périmètre de la section de la spire du ressort 14 par les éléments déformants E, F avec des contraintes de compression régulières et avec une The absence of ultrasonic oscillations increases the resistance of the material to plastic deformation and frictional force, which leads to slippage of the drive belts on the load rings 13, and the machining process of the spring 14 is interrupted It is thanks to the fact that the spring 14 is subjected to the action of ultrasonic oscillations that has been obtained the possibility of ensuring the machining of the entire perimeter of the section of the turn of the spring 14 by the deforming elements E, F with regular compression stresses and with a
rugosité de surface égale à 0,15 micron. surface roughness equal to 0.15 micron.
En réglant la vitesse de rotation des éléments défor- By adjusting the rotational speed of the deformed elements
mants E, F, l'effort de charge des éléments déformants E, mants E, F, the loading force of the deforming elements E,
F, c'est-à-dire des billes 11 au moyen des bagues inter- F, i.e. balls 11 by means of the inner rings
changeables 13 (figure 2) et l'intensité des oscillations ultrasonores 14, on obtient un microrelief régulier avec le degré nécessaire de durcissement et la profondeur désiréede la couche durcie sur les surfaces usinées de pièces du type ressort ou analoguejet on obtient en même temps des contraintes de compression optimalessuivant tout le contour de la section de la spire du ressort à durcir, ce qui changeable 13 (Figure 2) and the intensity of the ultrasonic oscillations 14, one obtains a regular microrelief with the necessary degree of hardening and the desired depth of the hardened layer on the machined surfaces of parts of the spring type or the likejet one obtains at the same time optimum compression stresses over the entire contour of the coil section of the spring to be hardened, which
élève la résistance cyclique des ressorts. raises the cyclic resistance of the springs.
En outre, en communiquant au ressort 14 des oscilla- In addition, by communicating to the spring 14 of the oscilla-
tions ultrasonores il est p 'ossible, pendant l'usinage, de déceler dans le ressort la présence de microfissures It is possible during the machining process to detect the presence of microcracks in the spring.
qui sont impossibles à déceler visuellement. which are impossible to detect visually.
L'avantage important du procédé revendiqué réside dans le fait qu'on communique aux éléments déformants E, F The important advantage of the claimed process lies in the fact that it communicates with deforming elements E, F
des rotations en sens contraires Ainsi, un élément défor- rotations in opposite directions. Thus, a defor-
mant (par exemple, E) roule sur la spirale droite, et le deuxième, par exemple F, sur la spirale gauche En conséquence, un réseau de traces se forme sur la surface usinée d'une manière analogue à une surface ayant subi une superfinition ou une rectification Les figures 4 et 5 montrent un élément de l'intersection des trajectoires des deux billes Comme dans le cas du moletage vibrant, il se forme sur la surface usinée un microreflief régulier qui contribue à l'amélioration des propriétés d'utilisation de la surface usinée, en particulier de sa résistance à la fatigue. Il convient de noter que le procédé revendiqué offre de vastes possibilités en ce qui concerne la régulation des paramètres géométriques du microrelief La figure 4 illustre le caractère de l'intersection des traces sur la mant (for example, E) rolls on the right spiral, and the second, for example F, on the left spiral As a result, a trace network is formed on the machined surface in a manner similar to a superfinished surface. or a rectification FIGS. 4 and 5 show an element of the intersection of the trajectories of the two balls. As in the case of the vibrating knurling, a regular microreflection is formed on the machined surface which contributes to the improvement of the properties of use of the machined surface, in particular its resistance to fatigue. It should be noted that the claimed method offers wide possibilities for the regulation of the geometric parameters of the microrelief. FIG. 4 illustrates the character of the intersection of the traces on the microrelief.
surface usinée à des vitesses angulaires égales de rota- machined surface at equal angular speeds of rotation
tion des éléments déformants E, F (n 1 = N 2 ete 61 =oc 2) La of the deforming elements E, F (n 1 = N 2 summer 61 = oc 2)
figure 5 représente des traces d'un autre caractère résul- FIG. 5 shows traces of another resultant character.
tant de vitesses inégales de rotation N 17 N 2 (X 1 7 c'est-à-dire en cas d'inégalité des angles d'inclinaison des spirales, ce qui provoque un changement du caractère du réseau formé Il est possible d'effectuer l'usinage à une vitesse de rotation variable des éléments déformants En modifiant les vitesses angulaires de rotation N 1 et N 2 des éléments déformants E, F, ainsi que la vitesse de rotation n du ressort 14, on choisit un régime d'usinage qui assure les caractéristiques désirées d'utilisation des surfaces usinées. La présence d'éléments déformants E, F sur deux côtés opposés du ressort 14 est nécessaire pour assurer l'équilibre mutuel des efforts radiaux engendrés par les commandes, ce qui est surtout important en cas d'usinage de ressorts peu rigides. Pour le durcissement de pièces de haute dureté, il est possible d'utiliser dans les éléments déformants des so many unequal speeds of rotation N 17 N 2 (X 1 7 that is to say in case of unequal tilt angles of the spirals, which causes a change in the character of the formed network It is possible to perform variable-speed machining of the deforming elements By modifying the angular rotation speeds N 1 and N 2 of the deforming elements E, F, as well as the rotation speed n of the spring 14, a machining speed is selected which provides the desired characteristics of use of the machined surfaces The presence of deforming elements E, F on two opposite sides of the spring 14 is necessary to ensure the mutual balance of the radial forces generated by the controls, which is especially important in case for hardening of hard parts, it is possible to use deforming elements in
embouts en diamant au lieu des billes 11. diamond tips instead of beads 11.
Il est évident que pour l'usinage de surfacesde grande longueur il est possible d'utiliser plusieurs éléments déformants E, F, ce qui permet d'élever le rendement du pro_,édé. Le procédé revendiqué de durcissement de la surface de pièces sous forme de spirale tridimensionnelle, fabriquées It is obvious that for the machining of surfaces of great length it is possible to use several deforming elements E, F, which makes it possible to increase the output of the manufacturer. The claimed method of curing the surface of three-dimensional spiral-shaped parts, manufactured
en un matériau de section sensiblement ronde par défor- in a substantially round section material by deformation
mation plastique, permet: 1 d'obtenir un microrelief sur la surface de la pièce, ce qui élève sa résistance à la fatigue; 2 d'obtenir une profondeur identique de la couche de durcissement suivant la section et la longueur de la pièce usinée; 3 d'assurer une réduction de la rugosité des pièces (de 2,5 microns à 0,15 micron) 4 d'élever la résistance des pièces à la fatigue de plastic mating, allows: 1 to obtain a microrelief on the surface of the part, which increases its resistance to fatigue; 2 to obtain an identical depth of the hardening layer according to the section and the length of the workpiece; 3 to reduce the roughness of the parts (from 2.5 microns to 0.15 micron) 4 to increase the resistance of the parts to the fatigue of
1,5 à 2 fois.1.5 to 2 times.
Claims (2)
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Also Published As
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| JPS5838629A (en) | 1983-03-07 |
| GB2104431B (en) | 1985-07-24 |
| GB2104431A (en) | 1983-03-09 |
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