RU2060144C1

RU2060144C1 - Multirow unroller for finishing off interval surface of bodies of revolution by moldable deformation

Info

Publication number: RU2060144C1
Application number: RU93032384A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Редькин
Original assignee: Красноярский государственный технический университет
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: multirow unroller has housing with stem and with ring-shaped slot on outer surface. Lateral surface of slot is limited by alternating projections and hollows. Deforming members are made as balls. Slot depth is more than one but less than 1.2 of ball diameter. The housing is made in the form of two bowl-shaped disks coaxially mounted on the stem and bushing placed between them. Disks are mounted with gap relative to bushing face ends. Longitudinal axes of alternating projections and hollows on outer surface of bushing forming lateral surface of slot are inclined to its generatrices at an angle more than -30 deg. but less than 30 deg. Projections and hollows along bushing surface are arranged in circle direction at least in two groups. The mentioned angles have different value in adjacent groups. The bushing located between the disks can be made cylindrical or conical. EFFECT: facilitated manufacture. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке, а именно к технологии упрочнения и чистовой отделки внутренней поверхности тел вpащения пластическим деформированием. The invention relates to metalworking, in particular to the technology of hardening and finishing of the inner surface of the bodies of revolution by plastic deformation.

Известен инструмент для упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей, содержащий корпус, в котором расположены кольца кольцевой камеры с размещенными на ней деформирующими телами, воспринимающими воздействие рабочего агента (сжатый воздух) [1]
Одним из недостатков этого инструмента является неравномерный износ колец кольцевой камеры в виде кольцевых канавок, являющийся следствием постоянства относительного положения по радиусу деформирующих тел и стенок кольцевой камеры.A known tool for hardening the treatment of internal cylindrical surfaces, comprising a housing in which the rings of the annular chamber are located with deforming bodies placed thereon, perceiving the action of a working agent (compressed air) [1]
One of the disadvantages of this tool is the uneven wear of the rings of the annular chamber in the form of annular grooves, which is a consequence of the constant relative position along the radius of the deforming bodies and the walls of the annular chamber.

Известен многорядный раскатник для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащий корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, шары, размещенные на пазу, обойму, смонтированную коаксиально корпусу и подпружиненную относительно него с возможностью возвратно-поступательного перемещения, кольцевой паз выполнен с наклонной осью симметрии и стенками, перпендикулярными к образующей боковой поверхности паза, при этом боковая поверхность паза образована чередующимися выступами и впадинами, а глубина паза больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара [2]
В указанном многорядном раскатнике вследствие постоянства относительного положения по радиусу деформирующих шаров и стенок паза последние изнашиваются неравномерно в виде кольцевых канавок. Кроме того, в результате ударного воздействия наклонных боковых стенок паза на шаровую загрузку, в колебательное движение в осевом направлении приходят крайние ряды шаров, в то же время промежуточные ряды шаров в осевом направлении не смещаются.Known multi-row rolling for finishing machining the inner surface of the bodies of revolution by plastic deformation, comprising a housing with a shank and an annular groove on the outer surface, balls placed on a groove, a clip mounted coaxially to the housing and spring-loaded relative to it with the possibility of reciprocating movement, the annular groove is made with the inclined axis of symmetry and the walls perpendicular to the generatrix of the side surface of the groove, while the side surface of the groove is formed by alternating tupami and depressions, and depth of the groove is more than one, but less than the ball diameter 1.2 [2]
In the indicated multi-row rolling mill, due to the constant relative position along the radius of the deforming balls and groove walls, the latter wear out unevenly in the form of annular grooves. In addition, as a result of the impact of the inclined side walls of the groove on the ball load, the extreme rows of balls come into oscillatory motion in the axial direction, while the intermediate rows of balls in the axial direction do not shift.

Таким образом, при работе устройства имеет место локальный износ стенок паза и средней части его боковой поверхности в виде кольцевых канавок, что уменьшает срок службы устройства. Thus, when the device is operating, local wear of the walls of the groove and the middle part of its side surface in the form of annular grooves takes place, which reduces the service life of the device.

В основу изобретения положена задача осуществления такого движения шаров, при котором обеспечивается равномерный износ боковой поверхности паза. The basis of the invention is the implementation of such a movement of the balls, which ensures uniform wear of the side surface of the groove.

Поставленная задача решается за счет того, что в многорядном раскатнике для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащем корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, боковая поверхность которого образована чередующимися выступами и впадинами, а глубина паза больше одного, но меньше 1, 2 диаметра шара, деформирующие элементы в виде шаров, корпус выполнен в виде двух чашеобразных дисков с расположенной между ними втулкой, диски установлены на хвостовике с зазором относительно втулки, обеспечивающим свободное перемещение шара, выступы и впадины выполнены так, что их продольные оси наклонены к образующим боковой поверхности под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о, боковая поверхность паза в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами, при этом в смежных группах углы наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.The problem is solved due to the fact that in a multi-row rolling mill for finishing machining the inner surface of revolution bodies by plastic deformation, containing a body with a shank and an annular groove on the outer surface, the side surface of which is formed by alternating protrusions and depressions, and the groove depth is more than one, but less than 1 , 2 diameters of the ball, deforming elements in the form of balls, the body is made in the form of two cup-shaped disks with a sleeve located between them, the disks are mounted on the shank with a clearance of itelno sleeve ensuring free movement of the ball, the projections and depressions are arranged so that their longitudinal axes are inclined towards the forming side surface at an angle greater than minus ³⁰ ° but less than ³⁰ °, the lateral surface of the groove in the circumferential direction is represented by at least two groups, wherein in adjacent groups, the angles of inclination of the longitudinal axes of the protrusions and depressions to forming the outer surface of the sleeve are of different sizes.

Преимущество описываемого раскатника заключается в том, что впадины и выступы, выполненные так, что их продольные оси наклонены к образующим боковой поверхности паза под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о обеспечивают в процессе ударного взаимодействия с шарами их перемещение как в окружном и радиальном, так и в осевом направлении.The advantage of the described raskatnika consists in that depressions and protrusions formed so that their longitudinal axes are inclined towards the forming side surface of the groove at an angle greater minus ³⁰ ° but less than ³⁰ ° is provided in the course of shock interaction with their balls moving in the circumferential and radial axially.

Благодаря тому, что боковая поверхность паза в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами выступов и впадин и на смежных участках углы наклона осей выступов и впадин к образующим боковой поверхности паза имеют различную величину, каждый шар при его соударениях с выступами очередного участка совершает движение в окружном направлении, колеблется в радиальном направлении и смещается в осевом направлении вверх или вниз. Due to the fact that the lateral surface of the groove in the circumferential direction is represented by at least two groups of protrusions and depressions, and in adjacent sections, the angles of inclination of the axes of the protrusions and depressions to form the lateral surface of the groove are of different sizes, each ball when it collides with the protrusions of the next section circumferential direction, oscillates in the radial direction and moves axially up or down.

Такое перемещение каждого шара вверх и вниз относительно боковой поверхности паза обеспечивает равномерный износ его поверхности по всей высоте. Выполнение корпуса в виде двух чашеобразных дисков с расположенной между ними втулкой и установка дисков на хвостовике с зазором относительно втулки, обеспечивающим свободное прохождение шара, создает условия для свободного смещения шаровой загрузки в осевом направлении, способствуя равномерному изнашиванию боковой поверхности паза. В то же время шары верхних и нижних рядов, попадающие в процессе осевых смещений в зазор между диском и втулкой, выталкиваются из него центробежными силами, воздействуют на шаровую загрузку, уплотняя ее и ограничивая амплитуду ее колебаний, что способствует как равномерному изнашиванию боковой поверхности паза и дисков, так и увеличению частоты ударов шаров по обрабатываемой поверхности. This movement of each ball up and down relative to the side surface of the groove provides uniform wear of its surface over the entire height. The execution of the casing in the form of two cup-shaped disks with a sleeve located between them and the installation of disks on the shank with a gap relative to the sleeve, ensuring free passage of the ball, creates conditions for the free movement of the ball load in the axial direction, contributing to uniform wear of the side surface of the groove. At the same time, the balls of the upper and lower rows falling into the gap between the disk and the sleeve during axial displacements are pushed out of it by centrifugal forces, act on the ball load, compressing it and limiting the amplitude of its vibrations, which contributes to uniform wear of the side surface of the groove and drives, and increase the frequency of impacts of balls on the surface.

Ограничение угла наклона осей выступов и впадин величиной больше минус 30^о, но меньше 30^о обусловлено следующим.The limitation of the angle of inclination of the axes of the protrusions and troughs of more than minus 30 ^about , but less than 30 ^about due to the following.

Шары, находящиеся в полости кольцевого паза между его боковой поверхностью и обрабатываемой деталью, при их плотной упаковке, устанавливаются в кольцевые ряды и в то же время в ряды, для которых линия, проведенная через центры тяжести шаров, наклонена под углом минус 30^о или 30^о к образующим воображаемой поверхности, проходящей через центры тяжести шаров в зазоре между боковой поверхностью паза и обрабатываемой деталью.The balls are in the cavity of the annular groove between its side surface and the workpiece, with their dense packing, are installed in annular rows and at the same time in series, for which a line drawn through the balls centers of gravity, is tilted at an angle minus ³⁰ ° or 30 ^o to the generators of an imaginary surface passing through the centers of gravity of the balls in the gap between the side surface of the groove and the workpiece.

При совпадении угла наклона продольных осей выступов и впадин на боковой поверхности паза с углом наклона рядов шаров в указанном зазоре, т. е. при выполнении выступов и впадин так, что их оси наклонены в образующим боковой поверхности паза под углом минус 30^о или 30^о возникает виброударный режим, характеризующийся большими импульсными нагрузками вследствие одновременного соударения шаров указанных рядов с выступами.When the coincidence of the angle of inclination of the longitudinal axes of the projections and depressions on the side of the groove surface with an inclination angle rows of balls in said gap, ie. E. When the projections and recesses so that their axes are inclined in forming the side groove surface at an angle of minus ³⁰ ° or ³⁰ ° there is a vibro-shock mode, characterized by large pulsed loads due to the simultaneous collision of the balls of these rows with the protrusions.

Наряду с этим совпадение шара выступов с шагом рядов шаров в окружном направлении приводит к возникновению резонансного режима, сопровождающегося еще большими импульсными нагрузками, так как одновременно в соударении с выступами могут участвовать практически все шары. Выполнение выступов и впадин так, что их оси наклонены к образующим боковой поверхности паза под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о предотвращает возникновение указанных режимов и уменьшает динамические нагрузки на привод раскатника.Along with this, the coincidence of the ball of protrusions with the pitch of the rows of balls in the circumferential direction leads to the appearance of a resonance regime, accompanied by even greater pulse loads, since almost all balls can participate in the collision with the protrusions. The implementation of the protrusions and depressions so that their axes are inclined to the generators of the side surface of the groove at an angle greater than minus 30 ^about , but less than 30 ^about prevents the occurrence of these modes and reduces the dynamic load on the drive raskatnik.

Для чистовой обработки цилиндрических отверстий может быть использован раскатник, имеющий цилиндрическую втулку, а для конических отверстий коническую втулку. For finishing of cylindrical holes, a rolling mill having a cylindrical sleeve can be used, and for conical holes, a conical sleeve.

На фиг. 1 изображен многорядный раскатник с цилиндрической втулкой, продольный разрез (пунктирной линией показана обрабатываемая деталь); на фиг. 2 многорядный раскатник с конической втулкой, продольный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 развертка боковой поверхности втулки, имеющей цилиндрическую форму. In FIG. 1 shows a multi-row rolling mill with a cylindrical sleeve, a longitudinal section (the workpiece is shown with a dashed line); in FIG. 2 multi-row raskatnik with a conical sleeve, a longitudinal section; in FIG. 3, section AA in FIG. 1; in FIG. 4 is a scan of a side surface of a sleeve having a cylindrical shape.

Многорядный раскатник содержит корпус 1 с хвостовиком 2 и кольцевым пазом 3 на наружной поверхности, боковая поверхность 4 которого образована чередующимися выступами 5 и впадинами 6, а глубина паза 3 больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара 7. Корпус выполнен в виде двух чашеобразных дисков 8 и 9 с расположенной между ними втулкой 10, при этом наружная боковая поверхность втулки является боковой поверхностью 4, ограничивающей паз. Диски 8 и 9 установлены на хвостовике с зазорами 11 и 12 относительно торцов втулки 10, обеспечивающими свободное прохождение шаров 7, расположенных в полости нижнего чашеобразного диска 9. The multi-row rolling mill comprises a housing 1 with a shank 2 and an annular groove 3 on the outer surface, the side surface 4 of which is formed by alternating protrusions 5 and depressions 6, and the depth of the groove 3 is greater than one but less than 1.2 of the diameter of the ball 7. The housing is made in the form of two cup-shaped disks 8 and 9 with a sleeve 10 located between them, while the outer side surface of the sleeve is a side surface 4 that defines the groove. The disks 8 and 9 are mounted on the shank with gaps 11 and 12 relative to the ends of the sleeve 10, providing free passage of balls 7 located in the cavity of the lower bowl-shaped disk 9.

Выступы 5 и впадины 6 выполнены так, что их продольные оси 13 наклонены к образующим 14 боковой поверхности 4 паза 3 (фиг. 4) под углом α больше минус 30^о, но меньше 30^о (углы со знаком "минус" отсчитываются от направления образующей 14 в сторону вращения часовой стрелки). Боковая поверхность паза в окружном направлении представлена, по меньшей мере, двумя группами выступов и впадин, и в смежных группах наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.The protrusions 5 and the depression 6 are made so that their longitudinal axes 13 are inclined to the generators 14 of the side surface 4 of the groove 3 (Fig. 4) at an angle α greater than minus 30 ^about , but less than 30 ^about (angles with a minus sign are counted from the direction of the generatrix 14 clockwise). The lateral surface of the groove in the circumferential direction is represented by at least two groups of protrusions and depressions, and in adjacent groups of inclination of the longitudinal axes of the protrusions and depressions to form the outer surfaces of the bushings are of different sizes.

Для обработки цилиндрических отверстий используется раскатник с цилиндрической втулкой 10 (фиг. 1), а для обработки конических отверстий соответственно с конической втулкой (фиг. 2). For processing cylindrical holes, a rolling mill with a cylindrical sleeve 10 (Fig. 1) is used, and for processing conical holes, respectively, with a conical sleeve (Fig. 2).

Многорядный раскатник (фиг. 1) работает следующим образом. Multirow roll (Fig. 1) works as follows.

Обрабатываемую деталь устанавливают неподвижно, раскатник ориентируют относительно отверстия детали и путем осевого перемещения вводят в отверстие. Глубина отверстия при этом должна быть равна или больше ширины паза. При вращении корпуса 1 шары 7 из полости нижнего чашеобразного диска 9 перемещаются под действием центробежных сил через зазор 12 в полость кольцевого паза 3. Находясь в полости кольцевого паза, шары 7 под воздействием выступов 5, оси 13 которых наклонены под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о к образующим 14, движутся в окружном направлении, совершают колебательные движения в радиальном направлении, периодически ударяясь в обрабатываемую поверхность, а также смещаются в осевом направлении.The workpiece to be installed motionlessly, the reamer is oriented relative to the hole of the part and introduced by axial movement into the hole. The depth of the hole should be equal to or greater than the width of the groove. By rotating the balls 7 of the body 1 of the cavity of the lower cup-shaped disc 9 are moved by centrifugal force through the gap 12 into the cavity ring groove 3. From the cavity of the annular groove, balls 7 under the influence of the projections 5, the axis 13 which is inclined at an angle greater than ^about minus 30, but less than 30 ^about to the generators 14, they move in the circumferential direction, make oscillating movements in the radial direction, periodically striking the workpiece, and also shift in the axial direction.

Вследствие того, что боковая поверхность 4 в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами выступов и впадин и в смежных группах углы наклона осей 13 выступов 5 и впадин 6 к образующим 14 имеют различную величину смещения шаров 7 в осевом направлении приобретают периодический характер с амплитудой, достаточной для обеспечения равномерного по высоте изнашивания боковой поверхности 4. Шары 7 верхних и нижних рядов при смещении их в осевом направлении свободно перемещаются в зазоры 11 и 12. В то же время действующие на шары центробежные силы выталкивают шары из зазоров 11 и 12, воздействует на шаровую загрузку, уплотняя ее, и ограничивают амплитуду ее колебаний в осевом направлении. Это способствует как равномерному изнашиванию боковой поверхности паза 3 и дисков 8 и 9, так и увеличению частот ударов шаров по обрабатываемой поверхности. Due to the fact that the lateral surface 4 in the circumferential direction is represented by at least two groups of protrusions and depressions, and in adjacent groups, the angles of inclination of the axes 13 of the protrusions 5 and depressions 6 to the generators 14 have a different displacement of the balls 7 in the axial direction become periodic in amplitude, sufficient to ensure even wear on the side surface 4. The balls 7 of the upper and lower rows, when displaced in the axial direction, move freely into the gaps 11 and 12. At the same time, the center acting on the balls Reliable forces push the balls out of the gaps 11 and 12, act on the ball load, compressing it, and limit the amplitude of its oscillations in the axial direction. This contributes to both uniform wear of the side surface of the groove 3 and the disks 8 and 9, and an increase in the frequency of impacts of balls on the treated surface.

При обработке протяженных цилиндрических отверстий с перемещением инструмента относительно детали в осевом направлении работа устройства не изменяется. When processing extended cylindrical holes with moving the tool relative to the part in the axial direction, the operation of the device does not change.

Изобретение может быть использовано для чистовой обработки цилиндрических и конических отверстий различного диаметра, а также для очистки поверхностей отверстий от окалины, ржавчины и других твердых материалов, подлежащих удалению. The invention can be used for finishing cylindrical and conical holes of various diameters, as well as for cleaning the surface of the holes from scale, rust and other solid materials to be removed.

Claims

1. Multi-row rolling mill for finishing machining the inner surface of revolution bodies by plastic deformation, comprising a housing with a shank and an annular groove on the outer surface, the side surface of which is formed by alternating protrusions and depressions, and deforming elements in the form of balls, while the depth of the groove is more than one but less 1.2 of the diameter of the ball, characterized in that the casing is made in the form of two cup-shaped disks coaxially mounted on the shank and the bushings located between them, the disks are mounted on the shank e relative to the ends of the sleeve with a gap providing free movement of the ball, the longitudinal axis of the alternating protrusions and depressions on the outer surface of the sleeve, forming the side surface of the groove, are inclined to its generators at an angle greater than -30 ^o , but less than 30 ^o , and the protrusions and troughs on the outer the surfaces of the sleeve are located in the circumferential direction by at least two groups, while in adjacent groups, the angles of inclination of the longitudinal axes of the protrusions and depressions to form the outer surface of the sleeve are of different sizes.

2. Roller according to claim 1, characterized in that the sleeve is cylindrical.

3. Roller according to claim 1, characterized in that the sleeve is tapered.