RU2089373C1 - Method of surface plastic deformation and tool for its embodiment - Google Patents
Method of surface plastic deformation and tool for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089373C1 RU2089373C1 SU4924841A RU2089373C1 RU 2089373 C1 RU2089373 C1 RU 2089373C1 SU 4924841 A SU4924841 A SU 4924841A RU 2089373 C1 RU2089373 C1 RU 2089373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic field
- magnets
- workpiece
- magnetic material
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области поверхностного пластического деформирования и может быть использовано для упрочняющей обработки отверстий маложестких деталей машин, изготовленных из магнитных материалов. The invention relates to the field of surface plastic deformation and can be used for hardening processing of holes of non-rigid parts of machines made of magnetic materials.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению относится способ поверхностного пластического деформирования, при котором деформирующие элементы помещают в полости обрабатываемой заготовки, сообщают им вращательное движение посредством магнитного поля вокруг оси поверхности и обеспечивают периодический контакт с этой поверхностью, перемещают деформирующие элементы вдоль оси заготовки (авт.св. по заявке N 4400120/25-27). The closest in technical essence and the achieved positive effect to the invention relates to a method of surface plastic deformation, in which the deforming elements are placed in the cavity of the workpiece, give them rotational movement by means of a magnetic field around the axis of the surface and provide periodic contact with this surface, move the deforming elements along the axis blanks (ed. St. on the application N 4400120 / 25-27).
Известен и инструмент для осуществления способа, содержащий корпус, изготовленный из немагнитного материала, замкнутые щечки с отверстием, образующие кольцевую камеру, открытую в направлении от оси инструмента к его периферийной поверхности и выполненные из немагнитного материала, источники магнитного поля, установленные на дне кольцевой камеры, равномерно по окружности, деформирующие элементы, установленные в кольцевой камере с возможностью осуществления пространственных колебательных перемещений (там же). A known instrument for implementing the method, comprising a housing made of non-magnetic material, closed cheeks with a hole forming an annular chamber open in the direction from the axis of the instrument to its peripheral surface and made of non-magnetic material, magnetic field sources mounted on the bottom of the annular chamber, uniformly around the circumference, deforming elements installed in an annular chamber with the possibility of spatial oscillatory movements (ibid.).
К недостаткам указанного способа и инструмента для его осуществления следует отнести то, что велико сопротивление деформированию металла упрочняемой детали. В связи с этим для достижения заданных чертежом характеристик упрочнения поверхности детали требуется значительное увеличение времени воздействия деформирующих элементов с элементарным участком обрабатываемой поверхности детали. Производительность обработки при этом снижается. The disadvantages of this method and the tool for its implementation include the fact that the resistance to deformation of the metal of the hardened part is high. In this regard, to achieve the specified drawing characteristics of the hardening of the surface of the part requires a significant increase in the exposure time of deforming elements with an elementary section of the workpiece surface. Processing performance is reduced.
Цель изобретения повышение производительности обработки за счет снижения сопротивления деформированию металла упрочняемой детали. The purpose of the invention is to increase processing productivity by reducing the resistance to deformation of the metal of the hardened part.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе для поверхностного пластического деформирования, при котором деформирующие элементы помещают в полость обрабатываемой заготовки, сообщают им вращательное движение посредством магнитного поля вокруг оси поверхности и обеспечивают периодический контакт с этой поверхностью, перемещают деформирующие элементы вдоль оси заготовки, согласно изобретению, на упрочняемый поверхностный слой детали воздействуют переменным магнитным полем, направление магнитных линий которого периодически изменяют на 180o с частотой ω4-1650 с-1.This goal is achieved by the fact that in the known method for surface plastic deformation, in which the deforming elements are placed in the cavity of the workpiece, they are informed of the rotational movement by means of a magnetic field around the axis of the surface and provide periodic contact with this surface, the deforming elements are moved along the axis of the workpiece, according to of the invention, the hardened surface layer of the component is exposed to an alternating magnetic field, the direction of the magnetic lines of which is style change by 180 o with a frequency of ω4-1650 s -1 .
Поставленная цель достигается и тем, что для осуществления способа используют инструмент для отделочно-упрочняющей обработки, содержащий корпус, изготовленный из немагнитного материала, замкнутые щечки с отверстием, образующие кольцевую камеру, открытую в направлении от оси инструмента к его периферийной поверхности и выполненные из немагнитного материала, источники магнитного поля, установленные на дне кольцевой камеры, равномерно по окружности, деформирующие элементы, установленные в кольцевой камере с возможностью осуществления пространственных колебательных перемещений, согласно изобретению, инструмент снабжен устройством перемагничивания зоны деформирования, выполненным в виде последовательных и равномерно расположенных по окружности пластин из магнитного и немагнитного материала, промежуточной втулки и призматических двухполюсных магнитов с осевой намагниченностью, при этом пластины контактируют торцовыми поверхностями с торцовыми поверхностями щечек инструмента, промежуточная втулка установлена в отверстии щечек, соосно корпусу инструмента, призматические магниты установлены в отверстиях промежуточной втулки, равномерно по окружности, параллельно продольной оси инструмента, количество призматических магнитов равно числу магнитных пластин, угловое расположение магнитных пластин и призматических магнитов идентично, торцовые поверхности призматических магнитов и магнитных пластин взаимодействуют между собой, смежные призматические магниты повернуты друг относительно друга на 180o и обращены к каждой из щечек инструмента разноименными полюсами.This goal is achieved by the fact that for the use of the tool for finishing and hardening processing, comprising a housing made of non-magnetic material, closed cheeks with a hole forming an annular chamber, open in the direction from the axis of the tool to its peripheral surface and made of non-magnetic material , magnetic field sources mounted on the bottom of the annular chamber, uniformly around the circumference, deforming elements installed in the annular chamber with the possibility of spatial oscillatory movements, according to the invention, the tool is equipped with a magnetization reversal device for the deformation zone, made in the form of sequential and uniformly spaced plates of magnetic and non-magnetic material, an intermediate sleeve and prismatic bipolar magnets with axial magnetization, while the plates contact the end surfaces with the end surfaces of the cheeks tool, the intermediate sleeve is installed in the hole of the cheeks, coaxial to the tool body, prize The magnetic magnets are installed in the holes of the intermediate sleeve, uniformly in circumference, parallel to the longitudinal axis of the tool, the number of prismatic magnets is equal to the number of magnetic plates, the angular arrangement of the magnetic plates and prismatic magnets is identical, the end surfaces of the prismatic magnets and magnetic plates interact with each other, adjacent prismatic magnets are rotated 180 o relative to each other and facing each of the tool cheeks with opposite poles.
Такое выполнение способа и инструмента для его осуществления обеспечивает снижение сопротивления деформированию металла упрочняемой детали. Производительность процесса поверхностного пластического деформирования поверхности при этом возрастает. This embodiment of the method and the tool for its implementation provides a reduction in resistance to deformation of the metal of the hardened part. The performance of the process of surface plastic deformation of the surface increases.
На фиг. 1 изображен общий вид инструмента для осуществления способа; на фиг. 2 сечение А-А по фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б по фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of a tool for implementing the method; in FIG. 2 section AA in FIG. one; in FIG. 3 section BB in FIG. one.
Инструмент для осуществления способа содержит корпус 1, изготовленный из немагнитного материала, замкнутые щечки 2, 3 с отверстием 4, образующие кольцевую камеру 5, открытую в направлении от оси 6 инструмента к его периферийной поверхности и выполненные из немагнитного материала. Инструмент содержит источники магнитного поля 7, установленные на дне кольцевой камеры 5, равномерно по окружности, деформирующие элементы 8, установленные в кольцевой камере 5 с возможностью осуществления пространственных перемещений. The tool for implementing the method comprises a
Инструмент снабжен устройством перемагничивания зоны деформирования обрабатываемой детали, выполненным в виде последовательно и равномерно расположенных по окружности пластин 9 из магнитного и пластин 10 из немагнитного материала, промежуточной втулки 11 из немагнитного материала и призматических двухполюсных магнитов 12 с осевой намагниченностью. Пластины 9, 10 контактируют торцовыми поверхностями щечек 2, 3, промежуточная втулка 11 установлена в отверстии 4 щечек 2, 3, соосно корпусу 1 инструмента. Призматические магниты 12 установлены в отверстиях 13 промежуточной втулки 11, равномерно по окружности, параллельно продольной оси 6 инструмента. Количество призматических магнитов 12 равно числу магнитных пластин 9, угловое расположение пластин 9 и призматических магнитов 12 идентично, торцовые поверхности призматических магнитов 12 и магнитных пластин 9 взаимодействуют между собой. Смежные призматические магниты 12 (см. фиг. 2, 3) повернуты друг относительно друга на 180o и обращены к каждой из щечек 2, 3 инструмента разноименными полюсами.The tool is equipped with a device for magnetization reversal of the deformation zone of the workpiece, made in the form of sequentially and evenly spaced around the circumference of
Деталь 14 из магнитного материала устанавливают в парроне, а корпус 1 инструмента в шпинделе 15 станка. Посредством осевого перемещения корпуса 1 деформирующие элементы 8 вводят в отверстие обрабатываемой детали 14. Силовые линии магнитного поля (магнитные линии) от полюсов призматических магнитов 12 проходят через магнитные пластины 9 и замыкаются через поверхностный слой детали 14. При этом направление силовых магнитных линий (на фиг. 1 показано условно тонкой линией со стрелкой) по часовой стрелке, если призматический магнит 12 имеет северный полюс (N) со стороны левой щечки (щечка 2), а южный полюс (S) со стороны правой щечки (щечка 3). При этом магнитные линии (от призматического магнита 12), проходящие через деталь 14, направлены слева направо. Так как смежные магниты 12 повернуты друг относительно друга на 180o, то замыкаемые (посредством магнитных пластин 9) от следующего, смежного призматического магнита 12 направлены против часовой стрелки и проходят через деталь 14 в направлении справа налево, т.е. повернуты на 180o (так как у смежного призматического магнита 12 уже у левой щечки 2 расположен южный полюс (S), а у правой щечки 3 северный полюс (N).Part 14 of magnetic material is installed in the parron, and the
В связи с этим на отдельные участки детали 14 действуют магнитное поле с "левым" и "правым" направлением магнитных линий. In this regard, the magnetic fields with the "left" and "right" direction of the magnetic lines act on individual sections of the part 14.
Корпусу 1 инструмента сообщают вращательное движение и перемещают вдоль обрабатываемой поверхности. При этом на поверхностный слой обрабатываемой детали действует переменное магнитное поле (от призматических магнитов 12), направление магнитных линий которого периодически изменяется на 180o. Частота изменений направления магнитного поля связана с частотой вращения инструмента следующей зависимостью:
ω = 2πn•k;C-1
где ω частота изменения направления магнитного поля; n частота вращения шпинделя (частота вращения инструмента); K число магнитных пластин, расположенных у каждой из щечек инструмента.The
ω = 2πn • k; C -1
where ω is the frequency of change in the direction of the magnetic field; n spindle speed (tool speed); K the number of magnetic plates located at each of the cheeks of the instrument.
Одновременно на деформирующие элементы 8 периодически действует магнитное поле от магнитов 7, расположенных на дне кольцевой камеры 5, равномерно по окружности. Под действием магнитного поля от магнитов 7 деформирующие элементы 8 периодически разгоняются в окружном направлении кольцевой камеры 5 (а следовательно, вокруг оси поверхности детали 14) и сталкиваются с обрабатываемой поверхностью детали 14, осуществляя ее динамическое упрочнение. Действующее на упрочняемую поверхность детали 14 переменное магнитное поле от призматических магнитов 12 благоприятно воздействует на процесс поверхностного пластического деформирования, так как снижает коэффициент трения на границах кристаллических зерен деформируемого металла и способствует размножению дислокаций в деформируемом металле. В результате сопротивление деформированию металла упрочняемой детали снижается, а производительность поверхностного пластического деформирования поверхности существенно повышается. At the same time, the deforming elements 8 are periodically affected by a magnetic field from the
На сопротивление деформированию металла упрочняемой детали существенное влияние оказывает частота изменения направления магнитных линий, действующего на поверхностный слой обрабатываемой детали. Полученные экспериментальные данные влияния частоты изменения направления магнитных линий, действующего на очаг деформации магнитного поля, представлены в таблице. The resistance to deformation of the metal of the hardened part is significantly affected by the frequency of changes in the direction of the magnetic lines acting on the surface layer of the workpiece. The obtained experimental data on the influence of the frequency of changes in the direction of magnetic lines acting on the focus of deformation of the magnetic field are presented in the table.
Анализ экспериментальных исследований (см. таблицу) показывает, что изменение направления магнитных линий с частотой менее 4 с-1 не оказывает влияния на процесс поверхностного пластического деформирования. Изменение направления линий магнитного поля с частотой 4 1650 с-1 приводит к повышению производительности процесса поверхностного пластического деформирования вследствие снижения сопротивления деформированию металла упрочняемой детали (производительность обработки определяется величиной подачи). Повышение частоты изменения направления линий магнитного поля более 1600 с-1 снижает производительность поверхностного пластического деформирования поверхности, так как "блокирует" размножение дислокаций в металле упрочняемой детали.An analysis of experimental studies (see table) shows that a change in the direction of magnetic lines with a frequency of less than 4 s -1 does not affect the process of surface plastic deformation. A change in the direction of the magnetic field lines with a frequency of 4 1650 s -1 leads to an increase in the productivity of the surface plastic deformation process due to a decrease in the resistance to deformation of the metal of the hardened part (processing performance is determined by the feed rate). An increase in the frequency of changes in the direction of magnetic field lines of more than 1600 s −1 reduces the productivity of surface plastic deformation of the surface, since it “blocks” the multiplication of dislocations in the metal of the hardened part.
В качестве примера конкретного выполнения можно привести обработку отверстия втулки из стали 35 (HB 200-220) на станке мод. 16К20, оснащенном специальным шпинделем. As an example of a specific implementation, one can cite machining a bore of steel 35 (HB 200-220) on a machine mod. 16K20 equipped with a special spindle.
Диаметр обработки 200 мм; длина обработки 400 мм. В качестве деформирующих элементов использовали шарики диаметром 12 мм (ШХ15, HRCэ 62).Diameter of processing 200 mm; processing length 400 mm. As the deformation elements used
Ширина магнитных и немагнитных пластин 20 мм; количество магнитных пластин у каждой из щечек инструмента 4 шт. Материал магнитов SmCo5. Величина магнитной индукции магнитов, установленных на дне кольцевой камеры инструмента, 0,2-1,5 Тл. Магнитная индукция призматических магнитов, установленных параллельно оси инструмента, 0,6-1,8 Тл. Зазор между периферией пластин и обрабатываемой поверхностью детали 0,2-2 мм.Width of magnetic and non-magnetic plates 20 mm; the number of magnetic plates in each of the cheeks of the
Режимы обработки
Скорость вращения шпинделя 50-2000 об/мин
Охлаждение Масло индустриальное
Представленные в таблице экспериментальные данные показывают, что предложенный способ и инструмент для его осуществления обеспечивают повышение подачи, а следовательно, производительности обработки, от 1,1 до 11,4 раз, при достижении шероховатости поверхности Rа=0,63-0,32 мкм; глубины упрочнения 0,35 мм; степени упрочнения 25% остаточных напряжений сжатия 80-90 мПа.Processing Modes
Spindle speed 50-2000 rpm
Cooling Industrial oil
The experimental data presented in the table show that the proposed method and tool for its implementation provide an increase in feed, and therefore, processing productivity, from 1.1 to 11.4 times, upon reaching a surface roughness R a = 0.63-0.32 microns ; depth of hardening 0.35 mm; the degree of hardening of 25% of residual compressive stresses of 80-90 MPa.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4924841 RU2089373C1 (en) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | Method of surface plastic deformation and tool for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4924841 RU2089373C1 (en) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | Method of surface plastic deformation and tool for its embodiment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2089373C1 true RU2089373C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=21568258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4924841 RU2089373C1 (en) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | Method of surface plastic deformation and tool for its embodiment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2089373C1 (en) |
-
1991
- 1991-04-05 RU SU4924841 patent/RU2089373C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 2068770, кл. B 24 B 39/02, 1991. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2287286A (en) | Magnetic chuck | |
US4306386A (en) | Method of finishing ferromagnetic articles by ferromagnetic abrasive powders in magnetic field | |
JP2009504405A (en) | Method and apparatus for three-dimensional surface cold microforging technology arbitrarily shaped freely | |
RU2089373C1 (en) | Method of surface plastic deformation and tool for its embodiment | |
RU2032967C1 (en) | Master unit | |
JP3761791B2 (en) | Magnetically assisted polishing method and apparatus for bent pipe inner surface | |
Patil et al. | Magnetic abrasive finishing–A Review | |
Kumar et al. | Parametric investigations into internal surface modification of brass tubes with alternating magnetic field | |
RU2003457C1 (en) | Tool for finishing-strengthening treatment | |
RU2003456C1 (en) | Tool for surface plastic deformation | |
RU2068770C1 (en) | Process of surface plastic deformation and tool for its implementation | |
JP2002192453A (en) | Magnetism applied machining method and device for the same | |
JP2002028855A (en) | Magnetic burnishing method and device thereof | |
CN107717326B (en) | Oval pipe internal surface magnetic force roll processing device | |
RU2047468C1 (en) | Tool for strengthening treatment | |
RU2797796C1 (en) | Method for magnetic abrasive treatment of drill rod lock joint | |
RU1807930C (en) | Finishing-strengthening treatment tool | |
RU2632732C1 (en) | Device for magnetic abrasive treatment of product | |
RU2787597C1 (en) | Method for magnetic abrasive treatment of complex profile surfaces and a device for its implementation | |
KR0159741B1 (en) | Magnetic grinding apparatus and method | |
RU2068768C1 (en) | Tool for strengthening treatment | |
SU1585124A1 (en) | Method of magnetoabrasive machining | |
RU2052332C1 (en) | Instrument for the surface plastic deformation | |
SU764954A1 (en) | Apparatus for magneric-abrasive working | |
SU975357A1 (en) | Method of magnetic abrasive working of tool outer surfaces |