RU159084U1

RU159084U1 - A COVERING TOOL FOR STATIC-PULSE THREADED THREADS ON A BILL WITH PRE-CUTTED THREADS

Info

Publication number: RU159084U1
Application number: RU2015142944/02U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Егоров; Юрий Николаевич Полянчиков; Владимир Анатольевич Солодков; Олег Анатольевич Курсин
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2016-01-27

Abstract

Охватывающий инструмент для статико-импульсного накатывания резьбы на заготовке с предварительно нарезанной резьбой, содержащий волновод с корпусом, боек, выполненный с возможностью воздействия на волновод и связанный с генератором механических импульсов, и охватывающее заготовку резьбонакатное кольцо с деформирующими элементами в виде трех резьбонакатных роликов с углом резьбонакатной поверхности, меньшим угла профиля впадины упрочняемой резьбы, и радиусом у вершины, соответствующим профилю впадины готовой резьбы, в соответствии с шагом предварительно нарезанной резьбы равномерно установленных в прорезях резьбонакатного кольца с возможностью свободного вращения, поджима к заготовке и с возможностью сообщения им деформирующей силы, имеющей статическую и динамическую составляющие, отличающийся тем, что резьбонакатное кольцо выполнено в виде разрезного пружинного кольца, снабженного на концах выступающими наружу от кольца губками с наружными клиновыми поверхностями, с возможностью продольного перемещения контактирующими с ответными исполнительными клиновыми поверхностями зубьев вилки волновода, причем резьбонакатные ролики установлены на неподвижных осях, перпендикулярных прорезям резьбонакатного кольца.An enveloping tool for static-pulse rolling of a thread on a pre-threaded workpiece containing a waveguide with a body, a striker configured to impact the waveguide and connected to a mechanical pulse generator, and a thread rolling ring covering the workpiece with deforming elements in the form of three thread rolling rollers with an angle thread rolling surface, smaller than the angle of the profile of the cavity of the hardened thread, and the radius at the top corresponding to the profile of the cavity of the finished thread, in accordance with a pitch of pre-cut threads evenly installed in the slots of the thread rolling ring with the possibility of free rotation, pressing against the workpiece and with the possibility of communicating to it a deforming force having static and dynamic components, characterized in that the thread rolling ring is made in the form of a split spring ring provided with protruding ends outward from the ring by sponges with external wedge surfaces, with the possibility of longitudinal movement in contact with mating executive wedges and the surfaces of the waveguide fork teeth, the thread rolling rollers are mounted on fixed axles perpendicular slits thread rolling ring.

Description

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к изготовлению инструмента для статико-импульсной отделочно-упрочняющей обработки резьбы пластическим деформированием, в частности к инструментам для упрочняющего накатывания наружной резьбы.The utility model relates to mechanical engineering technology, to the manufacture of tools for static-pulse finishing and hardening of threads by plastic deformation, in particular to tools for hardening rolling of external threads.

Известно устройство для статико-импульсного упрочнения винтов, содержащее корпус с центральным отверстием для заготовки, деформирующими элементами, бойком и волноводом виде втулки, снабженные гайкой, пластинчатыми пружинами с установленными на них деформирующими элементами и кулачки, обеспечивающие радиальное перемещение деформирующего элемента от волновода под действием периодической импульсной нагрузки [Патент RU 2383426, B24B 39/04, B21H 3/12, 2008 г].A device for static-pulse hardening of screws, comprising a housing with a central hole for the workpiece, deforming elements, a striker and a waveguide in the form of a sleeve, equipped with a nut, leaf springs with deforming elements mounted on them and cams, providing a radial movement of the deforming element from the waveguide under the action of periodic pulse load [Patent RU 2383426, B24B 39/04, B21H 3/12, 2008].

Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, равномерности упрочненного слоя, низким КПД из-за большого количества составляющих элементов и невозможности формировать сложный профиль резьбовой винтовой поверхности низкой производительности обработки из-за большой инерционности устройства.The device is characterized by limited capabilities to ensure regular microrelief of the treated surface, uniformity of the hardened layer, low efficiency due to the large number of constituent elements and the inability to form a complex profile of a threaded screw surface with low processing performance due to the large inertia of the device.

В способе статико-импульсного упрочнения винтов описано устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее корпус с центральным отверстием для расположения в нем заготовки, в котором расположены деформирующие элементы и волновод, выполненный в виде втулки, гайку и V-образные изогнутые пластинчатые пружины, с установленными на них деформирующими элементами, на средней части пружин закреплены кулачки, которые контактируют с волноводом, к которому с помощью бойка прикладывают периодическую импульсную нагрузку для радиального перемещения деформирующих элементов [Патент RU 2383427, B24B 39/04, B21H 3/12, 2008 г].In the method of static-pulse hardening of the screws, a device for finishing hardening processing is described, comprising a housing with a central hole for locating a workpiece in it, in which deforming elements and a waveguide made in the form of a sleeve, a nut and V-shaped curved leaf springs are installed, with installed on them by deforming elements, on the middle part of the springs, cams are fixed, which are in contact with the waveguide, to which, with the help of the striker, a periodic impulse load is applied for the radial movements of deforming elements [Patent RU 2383427, B24B 39/04, B21H 3/12, 2008].

Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, равномерности упрочненного слоя, низким КПД из-за большого количества составляющих элементов и невозможности формировать сложный профиль резьбовой винтовой поверхности, низкой производительности обработки из-за большой инерционности устройства.The device is characterized by limited capabilities to ensure regular microrelief of the treated surface, uniformity of the hardened layer, low efficiency due to the large number of constituent elements and the inability to form a complex profile of a threaded screw surface, low processing performance due to the large inertia of the device.

Известен охватывающий инструмент для статико-импульсного накатывания резьбы на заготовке с предварительно нарезанной резьбой, содержащий охватывающее заготовку резьбонакатное кольцо с внутренней рабочей кольцевой резьбовой поверхностью, соответствующей профилю впадины резьбы готовой детали, установленное на предварительно нарезанной резьбе заготовки под углом, равным углу подъема накатываемой резьбы, с сообщением кольцу статической и динамической составляющих деформирующей силы [Патент RU 142563, B21H 3/02, 2014 г].Known covering tool for static-pulse rolling of the thread on the workpiece with pre-threaded threads, containing covering the workpiece thread rolling ring with an internal working annular threaded surface corresponding to the profile of the thread depression of the finished part, mounted on the pre-cut thread of the workpiece at an angle equal to the angle of elevation of the thread being rolled, with a message to the ring of static and dynamic components of the deforming force [Patent RU 142563, B21H 3/02, 2014].

Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, равномерности упрочненного слоя, низким КПД из-за ограниченности поверхности контакта и низкой производительности обработки из-за большой инерционности устройства.The device has limited capabilities to ensure regular microrelief of the treated surface, uniformity of the hardened layer, low efficiency due to the limited contact surface and low processing performance due to the large inertia of the device.

Известен охватывающий инструмент для статико-импульсного накатывания резьбы, состоящий из волновода и воздействующего на него бойка, связанного с генератором механических импульсов. Волновод выполнен в виде корпуса с вращающимся кольцом, установленным под углом, равным углу подъема накатываемой резьбы. Кольцо выполнено с внутренней кольцевой резьбовой поверхностью, содержащей заборный конус и цилиндрическую калибрующую часть. Кольцу сообщается статистическая и динамическая составляющие деформирующей силы [Патент RU 2280526, B21H 3/02, 2005 г].Known covering tool for static-pulse rolling of threads, consisting of a waveguide and a striker acting on it, associated with a mechanical pulse generator. The waveguide is made in the form of a housing with a rotating ring installed at an angle equal to the angle of elevation of the thread being rolled. The ring is made with an internal annular threaded surface containing a intake cone and a cylindrical gauge part. The ring is informed of the statistical and dynamic components of the deforming force [Patent RU 2280526, B21H 3/02, 2005].

Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения точной установки угла наклона волновода с кольцом при каждой новой детали с отличающимися параметрами резьбы, неточность установки приводит к увеличению погрешности шага резьбы, угла профиля и волнистости поверхности и низкой производительности.The device is characterized by limited capabilities to ensure accurate installation of the angle of inclination of the waveguide with the ring with each new part with different thread parameters; inaccurate installation leads to an increase in the error of the thread pitch, profile angle and surface undulation and low productivity.

Известен охватывающий инструмент для статико-импульсного накатывания резьбы на заготовке с предварительно нарезанной резьбой, содержащий волновод с корпусом, боек, выполненный с возможностью воздействия на волновод и связанный с генератором механических импульсов, и охватывающее заготовку резьбонакатное кольцо с внутренней кольцевой резьбовой поверхностью и не менее шести деформирующими элементами в виде резьбонакатных роликов с углом резьбонакатной поверхности, соответствующей профилю впадины упрочняемой резьбы, равномерно расположенных по сепаратору, установленному внутри резьбонакатного кольца в соответствии с шагом предварительно нарезанной резьбы на заготовке [Патент RU 149468, B21H 3/02, 2015 г].Known covering tool for static-pulse rolling of a thread on a workpiece with pre-threaded thread, containing a waveguide with a body, a striker made with the possibility of impact on the waveguide and connected to the generator of mechanical pulses, and covering the workpiece thread rolling ring with an internal annular threaded surface and at least six deforming elements in the form of thread rolling rollers with an angle of thread rolling surface corresponding to the profile of the cavity of the hardened thread, uniformly distributed Assumption of separator installed inside thread rolling ring according to the pitch of the thread on the precut blank [RU Patent No. 149468, B21H 3/02, 2015].

Устройство отличается неравномерным распределением деформирующей силы между резьбонакатными роликами, что приводит к волнистости поверхности и низкой производительности, а наличие контакта рабочих кромок резьбонакатных роликов с охватывающим резьбонакатным кольцом приводит к их износу и уменьшению стойкости инструмента.The device is characterized by an uneven distribution of the deforming force between the thread rolling rollers, which leads to surface undulation and low productivity, and the presence of contact of the working edges of the thread rolling rollers with the female thread rolling ring leads to wear and a decrease in tool life.

Наиболее близким техническим решением является охватывающий инструмент для статико-импульсного накатывания резьбы на заготовке с предварительно нарезанной резьбой, содержащий волновод с корпусом, боек, выполненный с возможностью воздействия на волновод и связанный с генератором механических импульсов, и охватывающее заготовку резьбонакатное кольцо с деформирующими элементами в виде не менее трех резьбонакатных роликов, с углом резьбонакатной поверхности, меньшим угла профиля впадины упрочняемой резьбы и с радиусом у вершины, соответствующим профилю впадины готовой резьбы, в соответствии с шагом предварительно нарезанной резьбы равномерно установленных с помощью цапф в прорезях резьбонакатного кольца с возможностью свободного вращения, самоподжима к заготовке и с возможностью сообщения им деформирующей силы, имеющей статическую и динамическую составляющие, причем цапфы установлены в овальных отверстиях длиной равной 11-33 припускам, выполненных в резьбонакатном кольце перпендикулярно прорезям с наклоном к центру заготовки на величину припуска в сторону вращения заготовки [Патент RU 151510, B21H 3/02, 2015 г].The closest technical solution is a covering tool for static-pulse rolling of a thread on a workpiece with pre-cut thread, comprising a waveguide with a body, a striker configured to impact the waveguide and connected to the mechanical pulse generator, and a thread rolling ring with deforming elements covering the workpiece in the form at least three thread rolling rollers, with an angle of thread rolling surface, less than the angle of the profile of the cavity of the hardened thread and with a radius at the top, respectively according to the pitch profile of the finished thread, in accordance with the pitch of the pre-cut thread evenly installed with pins in the slots of the thread rolling ring with the possibility of free rotation, self-clamping to the workpiece and with the possibility of communicating to it a deforming force having static and dynamic components, and the pins are installed in oval holes length equal to 11-33 allowances made in a thread rolling ring perpendicular to the slots with an inclination towards the center of the workpiece by the amount of allowance in the direction of rotation and billets [Patent RU 151510, B21H 3/02, 2015].

Устройство отличается овальными отверстиями в резьбонакатном кольце, в которых вращаются цапфы роликов, что приводит к малой площади контакта и высокому удельному давлению, не образуется масляный клин и возникает сухое трение, что приводит к износу цапф и овальных отверстий, уменьшается стойкость инструмента и снижается производительность. Кроме того наличие овальных отверстий, в которых вращаются цапфы роликов, вызывает вибрацию роликов при обкатке, что приводит к повышенной шероховатости и волнистости поверхности.The device is distinguished by oval holes in the thread rolling ring in which the pin of the rollers rotate, which leads to a small contact area and high specific pressure, an oil wedge is not formed and dry friction occurs, which leads to wear of the pin and oval holes, tool life is reduced and productivity is reduced. In addition, the presence of oval holes in which the trunnions of the rollers rotate causes the rollers to vibrate during the run-in, which leads to increased surface roughness and waviness.

Задачей технического решения является разработка конструкции надежного инструмента, обеспечивающего точность параметров резьбы в процессе обработки заготовки.The objective of the technical solution is to develop the design of a reliable tool that ensures the accuracy of the thread parameters during processing of the workpiece.

Техническим результатом является повышение надежности инструмента, точности и производительности обработки, и снижение шероховатости деформируемой поверхности впадины резьбы.The technical result is to increase the reliability of the tool, the accuracy and productivity of processing, and reduce the roughness of the deformable surface of the thread cavity.

Технический результат достигается охватывающим инструментом для статико-импульсного накатывания резьбы на заготовке с предварительно нарезанной резьбой, содержащим волновод с корпусом, боек, выполненный с возможностью воздействия на волновод и связанный с генератором механических импульсов, и охватывающее заготовку резьбонакатное кольцо с деформирующими элементами в виде трех резьбонакатных роликов с углом резьбонакатной поверхности, меньшим угла профиля впадины упрочняемой резьбы, и радиусом у вершины, соответствующим профилю впадины готовой резьбы, в соответствии с шагом предварительно нарезанной резьбы равномерно установленных в прорезях резьбонакатного кольца с возможностью свободного вращения, поджима к заготовке и с возможностью сообщения им деформирующей силы, имеющей статическую и динамическую составляющие, при этом резьбонакатное кольцо выполнено в виде разрезного пружинного кольца, снабженного на концах выступающими наружу от кольца губками с наружными клиновыми поверхностями, с возможностью продольного перемещения контактирующими с ответными исполнительными клиновыми поверхностями зубьев вилки волновода, причем резьбонакатные ролики установлены на неподвижных осях, перпендикулярных прорезям резьбонакатного кольца.The technical result is achieved by a covering tool for static-pulse rolling of a thread on a workpiece with pre-threaded thread, containing a waveguide with a body, a striker configured to affect the waveguide and connected to the mechanical pulse generator, and a thread rolling ring with deforming elements in the form of three thread rolling enveloping the workpiece rollers with an angle of the thread rolling surface smaller than the angle of the profile of the depression of the hardened thread, and a radius at the top corresponding to the profile in adins of the finished thread, in accordance with the pitch of the pre-cut thread evenly installed in the slots of the thread rolling ring with the possibility of free rotation, pressing against the workpiece and with the possibility of communicating to it a deforming force having static and dynamic components, while the thread rolling ring is made in the form of a split spring ring, equipped at the ends with jaws protruding outward from the ring with external wedge surfaces, with the possibility of longitudinal movement in contact with mates spolnitelnymi wedge surfaces of the waveguide fork teeth, the thread rolling rollers are mounted on fixed axles perpendicular slits thread rolling ring.

Предлагаемый охватывающий инструмент предназначен для статико-импульсного отделочно-упрочняющего накатывания радиуса впадины резьбы на внешних резьбовых поверхностях деталей типа штоков, винтов и валов деформирующими элементами в виде трех резьбонакатных роликов с углом профиля, не больше угла профиля впадины готовой резьбы и радиусом у вершины, соответствующим профилю впадины готовой резьбы. Ролики, в соответствии с шагом предварительно нарезанной резьбы заготовки, распределены равномерно в прорезях резьбонакатного кольца, выполненного в виде разрезного пружинного кольца, и установлены на неподвижных осях с возможностью свободного вращения, и радиального поджима к заготовке и с возможностью сообщения им деформирующей силы, имеющей статическую и динамическую составляющие. Разрезное пружинное кольцо разжимается разжимным винтом на величину 2·π припуска и после установки на заготовку освобождается и упругая энергия поджимает радиально ролики к заготовке силой P_ст. Импульсная составляющая деформирующей силы P_имп роликам передается от радиального волновода через исполнительные клиновые поверхности зубьев вилки волновода к наружным клиновым поверхностям губок разрезного пружинного кольца, и радиальная импульсная деформация которого передается через неподвижные оси к роликам, деформирующим заготовку.The proposed female tool is designed for static-pulse finishing and hardening rolling of the radius of the thread depression on the external threaded surfaces of parts such as rods, screws and shafts by deforming elements in the form of three thread rolling rollers with a profile angle not greater than the angle of the profile of the cavity of the finished thread and the radius at the apex corresponding to the profile of the cavity of the finished thread. The rollers, in accordance with the pitch of the pre-cut thread of the workpiece, are evenly distributed in the slots of the thread rolling ring, made in the form of a split spring ring, and mounted on fixed axes with the possibility of free rotation, and radial clamping to the workpiece and with the possibility of communicating to them a deforming force having a static and dynamic components. The split spring ring is expanded by an expansion screw by a value of 2 · π allowance and after installation on the workpiece, it is released and the elastic energy compresses the rollers radially to the workpiece with a force P _st . The impulse component of the deforming force P _{imp to the} rollers is transmitted from the radial waveguide through the executive wedge surfaces of the teeth of the fork of the waveguide to the outer wedge surfaces of the lips of the split spring ring, and the radial impulse deformation of which is transmitted through the fixed axes to the rollers deforming the workpiece.

Сущность конструкции инструмента поясняется чертежами.The essence of the design of the tool is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан охватывающий инструмент для статико-импульсного накатывания резьбы на заготовке с предварительно нарезанной резьбой; на фиг. 2 представлен охватывающий инструмент вид А; на фиг. 3 представлена схема статико-импульсного отделочно-упрочняющего накатывания впадины резьбы на заготовке заявленным охватывающим инструментом для расчета высоты микронеровностей поверхности Rz после обработки; на фиг. 4 представлена схема статико-импульсного отделочно-упрочняющего накатывания впадины резьбы на заготовке заявленным охватывающим инструментом для расчета усилия и энергии деформации впадины резьбы.In FIG. 1 shows a female tool for static-pulse thread rolling on a pre-threaded workpiece; in FIG. 2 shows view of tool A; in FIG. 3 is a diagram of a static-pulse finishing and hardening rolling of a thread depression on a workpiece by the claimed covering tool for calculating the height of surface roughness Rz after processing; in FIG. 4 is a diagram of a static-pulse finishing and hardening rolling of a thread depression on a workpiece by the claimed covering tool for calculating the stress and strain energy of a thread depression.

Охватывающий инструмент для статико-импульсного накатывания резьбы на заготовке с предварительно нарезанной резьбой содержит волновод 1 с корпусом, боек (не показан), выполненный с возможностью воздействия на волновод 1 и связанный с генератором механических импульсов (не показан), и охватывающее заготовку 2 резьбонакатное кольцо 3, выполненное в виде разрезного пружинного кольца, снабженного на концах выступающими наружу от кольца губками 4. Губки 4 разрезного пружинного кольца 3 зафиксированы между зубьями вилки 5 волновода 1, образуя две контактирующие пары: губка 4 разрезного пружинного кольца 3 - зуб вилки 5 волновода 1. При этом наружные клиновые поверхности 6 губок 4 кольца 3 (с углом α) контактируют с ответными исполнительными клиновыми поверхностями 7 зубьев вилки 5 волновода 1 с возможностью продольного перемещения относительно друг друга.The covering tool for static-pulse rolling of a thread on a pre-cut thread contains a waveguide 1 with a body, a striker (not shown) configured to act on the waveguide 1 and connected to a mechanical pulse generator (not shown), and a thread rolling ring covering the workpiece 2 3, made in the form of a split spring ring, provided at the ends with lips 4 protruding outward from the ring. The lips 4 of the split spring ring 3 are fixed between the teeth of the fork 5 of the waveguide 1, forming two contacting pairs: sponge 4 of the split spring ring 3 - tooth of the fork 5 of the waveguide 1. In this case, the outer wedge surfaces 6 of the jaws 4 of the ring 3 (with angle α) are in contact with the mating teeth of the mating teeth 7 of the fork 5 of the waveguide 1 with the possibility of longitudinal movement relative to each other .

Охватывающее заготовку 2 резьбонакатное кольцо 3 снабжено деформирующими элементами в виде трех резьбонакатных роликов 8 с углом резьбонакатной поверхности, меньшим угла профиля впадины упрочняемой резьбы, и радиусом у вершины, соответствующим профилю впадины готовой резьбы, в соответствии с шагом P предварительно нарезанной резьбы равномерно установленных по винтовой поверхности с углом подъема ψ в прорезях 9 резьбонакатного кольца 3 на неподвижных осях 10, перпендикулярных прорезям 9 резьбонакатного кольца 3 с возможностью свободного вращения, поджима к заготовке 2 и с возможностью сообщения им деформирующей силы, имеющей статическую P_ст и динамическую P_имп составляющие.The female blank 2 of the thread rolling ring 3 is provided with deforming elements in the form of three thread rolling rollers 8 with an angle of the thread rolling surface smaller than the angle of the profile of the cavity of the hardened thread and a radius at the tip corresponding to the profile of the cavity of the finished thread, in accordance with step P of the pre-cut thread evenly installed on the screw surfaces with an elevation angle ψ in the slots 9 of the thread rolling ring 3 on the fixed axes 10, perpendicular to the slots 9 of the thread rolling ring 3 with the possibility of free rashchenija, urging the workpiece 2 and to communicate them to the deforming force having static and dynamic P _v P _imp components.

Одна из губок 4 разрезного пружинного кольца 3 снабжена резьбовым отверстием 11 для отжимного винта.One of the jaws 4 of the split spring ring 3 is provided with a threaded hole 11 for the release screw.

Заготовка 2 установлена в самоцентрирующем трехкулочковом патроне 12 токарного станка.Billet 2 is installed in a self-centering three-chuck lathe chuck 12.

Предлагаемый охватывающий инструмент работает следующим образом:The proposed covering tool works as follows:

Заготовка 2 устанавливается в самоцентрирующем трехкулочковом патроне 12 токарного станка. Перед установкой охватывающего инструмента на заготовку 2 отжимной винт вкручивается в винтовое отверстие 11 до разжатия губок 4 на величину 2π припуска (раскрытие разрезного пружинного кольца 3), затем разрезное пружинное кольцо 3 навинчивается на резьбу заготовки 2 и освобождается отжимным винтом (отжимной винт удаляется из винтового отверстия 11), в результате чего резьбонакатные ролики 8 поджимаются к заготовке статической составляющей деформирующей силы P_ст. Губки 4 разрезного пружинного кольца 3 фиксируются между зубьями вилки 5 волновода 1.Billet 2 is installed in a self-centering three-chuck lathe chuck 12. Before installing the female tool on the workpiece 2, the release screw is screwed into the screw hole 11 until the jaws 4 are squeezed out by an amount of 2π allowance (opening of the split spring ring 3), then the split spring ring 3 is screwed onto the thread of the workpiece 2 and released by the release screw (the release screw is removed from the screw holes 11), resulting in thread rolling rollers 8 are pressed to the workpiece of the static component of the deforming force P _Art . The jaws 4 of the split spring ring 3 are fixed between the teeth of the fork 5 of the waveguide 1.

Подвод импульсной составляющей деформирующей силы P_имп от генератора механических импульсов (не показан) посредством поджимающегося волновода 1, подпружиненного бойком (не показан) к резьбонакатным роликам 8 осуществляется через постоянный контакт наружных клиновых поверхностей 6 губок 4 разрезного пружинного кольца 3 с ответными исполнительными клиновыми поверхностями 7 зубьев вилки 5 волновода 1.The impulse component of the deforming force P _imp from the mechanical pulse generator (not shown) is supplied by means of a compressing waveguide 1 spring-loaded (not shown) to the thread rolling rollers 8 through constant contact of the outer wedge surfaces 6 of the jaws 4 of the split spring ring 3 with the reciprocal executive wedge surfaces 7 teeth of the fork 5 of the waveguide 1.

Заготовка 2 вращается с угловой скоростью ω. Резьбонакатное кольцо в виде разрезного пружинного кольца 3 получает движение продольной подачи S, равное шагу резьбы P. Свободно вращающиеся ролики 8 воздействуют на заготовку 2 деформирующей силой, имеющей статическую P_ст и динамическую P_имп составляющие, получаемые от упругой энергии разрезного пружинного кольца 3 и импульсов генератора механических импульсов.The workpiece 2 rotates with an angular velocity ω. The thread rolling ring in the form of a split spring ring 3 receives a longitudinal feed motion S equal to the thread pitch P. Freely rotating rollers 8 act on the workpiece 2 by a deforming force having static P _st and dynamic P _imp components obtained from the elastic energy of the split spring ring 3 and pulses mechanical pulse generator.

Таким образом, для резьбонакатных роликов 8 обеспечивается свободное вращение на неподвижных осях 10, импульсное воздействие и поджим к заготовке - одновременно.Thus, for thread rolling rollers 8 provides free rotation on the fixed axes 10, the pulsed action and the clamping to the workpiece at the same time.

Для центрирования инструмента на предварительно нарезанной резьбе минимально достаточно трех резьбонакатных роликов 8, т.к. окружность определяется тремя точками.For centering the tool on a pre-cut thread, at least three thread rolling rollers 8 are sufficient. the circle is defined by three points.

Условие самоторможения клиновой поверхности по двум плоскостям можно рассчитать из неравенстваThe self-braking condition of the wedge surface along two planes can be calculated from the inequality

где α - угол клина;where α is the angle of the wedge;

φ - угол трения,

, где

- коэффициент трения скольжения со смазкой стали по стали;φ is the angle of friction,

where

- sliding friction coefficient with steel lubrication on steel;

α≤11°α≤11 °

Величина предварительного разжима разрезного пружинного кольца 3 для обеспечения деформации впадины резьбы подсчитывается по формулеThe magnitude of the preliminary expansion of the split spring ring 3 to ensure deformation of the thread depression is calculated by the formula

где t - глубина вдавливания ролика во впадину резьбы (припуск на обработку);where t is the depth of the indentation of the roller into the thread cavity (machining allowance);

Величина l перемещения исполнительных клиновых поверхностей 7 зубьев вилки 5 волновода 1 по наружным клиновым поверхностям 6 губок 4 для обеспечения постоянного контакта клиновых поверхностей при деформации радиуса впадины резьбы подсчитывается по формуле:The value l of the movement of the executive wedge surfaces 7 of the teeth of the fork 5 of the waveguide 1 on the outer wedge surfaces of the 6 jaws 4 to ensure constant contact of the wedge surfaces during deformation of the radius of the thread depression is calculated by the formula:

Поверочный расчет разрезного пружинного кольца 3.Verification calculation of split spring ring 3.

Определение допустимой силы разжима разрезного пружинного кольца 3:Determination of the allowable expanding force of the split spring ring 3:

где a - толщина кольца, мм a=10 мм;where a is the thickness of the ring, mm a = 10 mm;

b - ширина кольца, мм b=30 мм;b is the width of the ring, mm b = 30 mm;

R - средний радиус пружинного кольца, мм R=60 мм;R is the average radius of the spring ring, mm R = 60 mm;

[σ] - допустимое напряжение изгиба, [σ]=172 кгс/мм²;[σ] is the permissible bending stress, [σ] = 172 kgf / mm ² ;

Определение допустимого увеличения радиуса разрезного пружинного кольца 3:Determination of the allowable increase in the radius of the split spring ring 3:

где [P] - допустимая сила разжима, кгс [P]=3969 кгс;where [P] is the allowable expanding force, kgf [P] = 3969 kgf;

E - модуль нормальной упругости кгс/мм²;E is the modulus of normal elasticity kgf / mm ² ;

Увеличения радиуса разрезного пружинного кольца 3 должно быть более припуска:The increase in the radius of the split spring ring 3 should be more than an allowance:

После разжима разрезное пружинное кольцо 3, которое поджимает ролики 8 к заготовке силой P_t, которую можно рассчитать по формуле:After expansion, the split spring ring 3, which compresses the rollers 8 to the workpiece with a force P _t , which can be calculated by the formula:

Усилие разрезного пружинного кольца 3 поджима роликов 8 к заготовке 2 должно быть более необходимой силы поджатия ролика 8 к заготовке 2 для деформации радиуса впадины резьбыThe force of the split spring ring 3 of the pressure of the rollers 8 to the workpiece 2 should be more than the necessary force to compress the roller 8 to the workpiece 2 to deform the radius of the thread depression

Расчет необходимой мощности привода вращения заготовки 2 показан ниже.The calculation of the required drive power of rotation of the workpiece 2 is shown below.

Сопротивление вращению заготовки 2 представляют силы трений F₁ ролика 8 по заготовке 2, F₂ по неподвижной оси 10 разрезного пружинного кольца 3:The resistance to rotation of the workpiece 2 is the friction force F _{1 of the} roller 8 on the workpiece 2, F ₂ on the fixed axis 10 of the split spring ring 3:

где

- коэффициент трения качения, м;Where

- rolling friction coefficient, m;

- коэффициент трения скольжения;

- slip friction coefficient;

d_р - диаметр ролика, м;d _p - the diameter of the roller, m;

P_ст - сила поджатая ролика к заготовке, Н.P _article - the force of the tightened roller to the workpiece, N.

Тогда момент вращения заготовки M_кр для преодоления сил тренияThen the rotation moment of the workpiece M _cr to overcome friction

где n - количество роликов;where n is the number of rollers;

d_ц - диаметр неподвижных осей, м;d _c - the diameter of the fixed axes, m;

d₃ - диаметр впадины резьбы с радиусом закругления R, м.d ₃ - the diameter of the trough thread with a radius of curvature R, m

d₁ - внутренний диаметр резьбы, м;d ₁ - inner diameter of the thread, m;

Мощность N_∂, необходимую для обработки, можно посчитать по формулеThe power N _∂ necessary for processing can be calculated by the formula

где n_з - число оборотов заготовки мин^-1;where n _s - the number of revolutions of the workpiece min ^-1 ;

η - кпд привода станка η=0,85-0,95;η - machine drive efficiency η = 0.85-0.95;

N_эл - мощность электродвигателя привода станка, кВт.N _el - power of the machine drive electric motor, kW.

Из схемы статико-импульсного отделочно-упрочняющего накатывания впадины резьбы на заготовке можно установить зависимость высоты микронеровностей поверхности Rz после обработки от параметров режимов обработки. Поскольку работают одновременно n роликов 8, то шероховатость уменьшится в n раз.From the scheme of static-pulse finishing and hardening rolling of the thread depression on the workpiece, it is possible to establish the dependence of the surface roughness height Rz after processing on the parameters of the processing modes. Since n rollers 8 work simultaneously, the roughness will decrease n times.

где Rz - высота микронеровностей;where Rz is the height of the microroughness;

d_р - наружный диаметр ролика 8, м;d _p - the outer diameter of the roller 8, m;

n_имп - число (частота) импульсов, мин^-1;n _imp - the number (frequency) of pulses, min ^-1 ;

n_з - число оборотов заготовки мин^-1.n _s - the number of revolutions of the workpiece min ^-1 .

n - количество роликов.n is the number of rollers.

По приведенной формуле, задаваясь частотой импульсов, числом оборотов заготовки и количеством роликов, можно определить высоту микронеровностей после статико-импульсного отделочно-упрочняющего накатывания радиуса впадины резьбы заготовки и сравнить с допустимой.Using the above formula, given the frequency of pulses, the number of turns of the workpiece and the number of rollers, you can determine the height of the microroughness after the static-pulse finishing and hardening rolling of the radius of the trough of the thread of the workpiece and compare with the permissible value.

Из схемы, приведенной на Фиг. 4, можно рассчитать зависимость энергии удара, прикладываемого к инструменту, от глубины деформации. Поскольку в работе участвуют n роликов одновременно, то необходимая энергия импульса инструмента в n раз большеFrom the circuit shown in FIG. 4, it is possible to calculate the dependence of the impact energy applied to the tool on the deformation depth. Since n rollers participate in the work at the same time, the required energy of the tool pulse is n times greater

где G - энергия удара ролика, Дж;where G is the impact energy of the roller, J;

HB - твердость заготовки по Бринеллю Н/м²;HB is the hardness of the workpiece according to Brinell N / m ² ;

d - наружный диаметр резьбы, м;d is the outer diameter of the thread, m;

d₃ - диаметр впадины резьбы с радиусом закругления, м;d ₃ - the diameter of the thread depression with a radius of curvature, m;

R - радиус закругления впадины резьбы, м;R is the radius of the rounding of the thread cavity, m;

d_р - наружный диаметр ролика 8;d _p - the outer diameter of the roller 8;

t - глубина вдавливания ролика во впадину резьбы (припуск на обработку);t is the depth of indentation of the roller into the thread cavity (machining allowance);

α - угол профиля метрической резьбы;α is the profile angle of the metric thread;

α_р - угол профиля ролика;α _p - angle of the profile of the roller;

n - количество роликов.n is the number of rollers.

По приведенным формулам, задаваясь глубиной деформации, твердостью заготовки, диаметром роликов, радиусом впадины резьбы и количеством роликов, можно определить требуемую энергию генератора импульсов инструмента для статико-импульсного отделочно-упрочняющего накатывания впадины резьбы заготовки.Using the above formulas, setting the depth of deformation, the hardness of the workpiece, the diameter of the rollers, the radius of the trough of the thread and the number of rollers, you can determine the required energy of the pulse generator tool for static-pulse finishing and hardening rolling the trough of the thread of the workpiece.

Пример.Example.

При испытаниях заготовку из стали 40ХНМ2А твердостью НВ 226-253, с предварительно нарезанной резьбой М90×4 с припуском t=0,5 мм закрепили в трехкулочковом самоцентрирующем патроне токарного станка модели 1М63Н, мощность электродвигателя привода станка N_эл=11 кВт. Условие по мощности привода станка выполняется:During testing, a workpiece made of steel 40KHNM2A with a hardness of HB 226-253, with a pre-cut thread M90 × 4 with an allowance of t = 0.5 mm was fixed in a three-celled self-centering chuck of a model 1M63H lathe, the machine drive motor power N _el = 11 kW. The condition for the machine drive power is fulfilled:

.

В резцедержателе закреплен генератор механических импульсов (отбойный молоток с частотой импульсов n_р=4200 мин^-1 и энергией удара G_Г=3,9 Дж, условие по энергии удара выполняется G=3·2459·0,0005=3,69≤G_Г=3,9 Дж) в бойке предварительно напряженном на величину l=16,3 мм установлен волновод. Резьбонакатное кольцо виде разрезного пружинного кольца из Стали 70 ГОСТ 14959-79 с установленными в его прорезях трех роликов диаметром 30 мм из сталь ХВГ с углом профиля 60° и радиусом у вершины R=0,58 мм, диаметр оси 9 мм равномерно расположенными по периметру резьбонакатного кольца накручивается после предварительного разжима винтом на заготовку с предварительно нарезанной резьбой с углом профиля 60°. Частота вращения шпинделя станка, в котором закрепляется обрабатываемая заготовка резьбы n=10 мин^-1, подача, равная шагу резьбы S=P=4 мм/об. Расчетная высота микронеровностей поверхности Rz после обработки:A generator of mechanical impulses is fixed in the tool holder (a jackhammer with a pulse frequency n _p = 4200 min ^-1 and impact energy G _Г = 3.9 J, the condition on impact energy is fulfilled G = 3 · 2459 · 0.0005 = 3.69≤G _G = 3.9 J) a waveguide is installed in the striker pre-stressed by l = 16.3 mm. Thread rolling ring in the form of a split spring ring made of Steel 70 GOST 14959-79 with three rollers 30 mm in diameter made of HVG steel installed in its slots with a profile angle of 60 ° and a radius at the apex of R = 0.58 mm, an axis diameter of 9 mm evenly spaced After thread rolling, the thread rolling ring is screwed onto a workpiece with pre-cut thread with a profile angle of 60 °. The frequency of rotation of the spindle of the machine, in which the workpiece is fastened, thread n = 10 min ^-1 , the feed is equal to the thread pitch S = P = 4 mm / rev. The estimated height of the surface roughness Rz after processing:

или Ra=0,13 мкм, что меньше заданного параметра шероховатости поверхности резьбы Ra=0,2 мкм.or R a = 0.13 μm, which is less than a given parameter of the surface roughness of the thread R a = 0.2 μm.

Испытаниями установлено, что производительность процесса повышается в 1,5 раза по сравнению со статико-импульсным накатыванием резьбы охватывающим инструментом. Размеры резьбы соответствуют требованиям точности 6g. Увеличение микротвердости и прочности наклепанного слоя составило в среднем 28%.By tests it was established that the productivity of the process is increased by 1.5 times in comparison with the static-pulse rolling of the thread with the covering tool. Thread sizes meet 6g accuracy requirements. The increase in microhardness and strength of the riveted layer averaged 28%.

Таким образом, предлагаемый охватывающий инструмент для упрочнения наружной резьбы прост в реализации, не сложен в конструкции, надежен в эксплуатации и позволяет повысить точность изготовления резьбы, снизить высоту микронеровностей и повысить производительность обработки. Получаемый с его помощью упрочненный слой обладает повышенной твердостью и сопротивлением усталостному разрушению.Thus, the proposed female tool for hardening the external thread is simple to implement, not complicated in design, reliable in operation and allows to increase the accuracy of thread manufacturing, reduce the height of microroughnesses and increase processing productivity. The hardened layer obtained with its help has increased hardness and resistance to fatigue failure.

Claims

An enveloping tool for static-pulse rolling of a thread on a pre-threaded workpiece containing a waveguide with a body, a striker configured to impact the waveguide and connected to a mechanical pulse generator, and a thread rolling ring covering the workpiece with deforming elements in the form of three thread rolling rollers with an angle thread rolling surface, smaller than the angle of the profile of the cavity of the hardened thread, and the radius at the top corresponding to the profile of the cavity of the finished thread, in accordance with a pitch of pre-cut threads evenly installed in the slots of the thread rolling ring with the possibility of free rotation, pressing against the workpiece and with the possibility of communicating to it a deforming force having static and dynamic components, characterized in that the thread rolling ring is made in the form of a split spring ring provided with protruding ends outward from the ring by sponges with external wedge surfaces, with the possibility of longitudinal movement in contact with mating executive wedges and the surfaces of the waveguide fork teeth, the thread rolling rollers are mounted on fixed axles perpendicular slits thread rolling ring.