RU2130086C1

RU2130086C1 - Gear for finishing-hardening treatment of surfaces of parts

Info

Publication number: RU2130086C1
Application number: RU97122360A
Authority: RU
Inventors: В.М. Казаков
Original assignee: Казаков Владимир Михайлович
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-05-10

Abstract

FIELD: shot-blasting and ultrasonic machining of parts, including parts made from high-strength steel. SUBSTANCE: gear is operated from generator of ultrasonic vibrations. Vibrations are fed to treated surface through magnetostriction converter. Butt of waveguide has uniaxial socket housing steel balls. Steel balls form highly packed working medium used to treat surfaces of parts. Parts are anchored in punch- holder. Shots and ultrasonic vibrations are employed for treatment. Gear is fitted with device controlling static force on working medium. EFFECT: enhanced treatment quality and productivity. 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке поверхностей деталей давлением с применением ультразвуковых колебаний и дроби. The invention relates to the treatment of surfaces of parts by pressure using ultrasonic vibrations and fractions.

Цель изобретения - повышение производительности и качества обработки поверхностей деталей. The purpose of the invention is to increase the productivity and quality of surface treatment of parts.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано как при дробеструйном, так и при ультразвуковом, а также в смешанном виде для обработки металлических деталей, в том числе из высокопрочных сталей. The invention relates to the field of engineering and can be used both in bead-blasting and in ultrasonic, as well as in mixed form for processing metal parts, including high-strength steels.

Известно устройство для поверхностного упрочнения деталей (а.с. СССР N 1399081), взятое в качестве прототипа, выполненное в виде корпуса, состоящего из концентратора 1, на торце которого стенками образована камера, в которую помещают рабочие тела 5 и деталь 6, закрепленную на фланце 7. A device is known for surface hardening of parts (as USSR N 1399081), taken as a prototype, made in the form of a housing consisting of a hub 1, at the end of which walls are formed by a chamber in which the working bodies 5 and the part 6 are mounted, mounted flange 7.

Ширина камеры удовлетворяет соотношению h=(0,40-0,60)d, где d - диаметр концентратора, а высота составляет 0,3 λ_нзг, где λ_нзг - длина волны изгибных колебаний в стенке 2 камеры.The width of the chamber satisfies the relation h = (0.40-0.60) d, where d is the diameter of the concentrator and the height is 0.3 λ _nzg , where λ _nzg is the wavelength of bending vibrations in the wall 2 of the chamber.

Ультразвуковые колебания, сообщаемые волноводу, приводят стенки 2 и торцевую поверхность концентратора 1 в колебательное движение, при этом в стенках наряду с продольными колебаниями имеют место изгибные колебания. Ultrasonic vibrations communicated to the waveguide cause the walls 2 and the end surface of the concentrator 1 to oscillate, while bending vibrations occur along the longitudinal vibrations in the walls.

На фиг.1 представлена конструкция устройства упрочнения деталей, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1. Figure 1 shows the design of a device for hardening parts; 2 - section aa in figure 1.

Устройство состоит из ступенчатого концентратора 1, на торце которого сквозным пазом с галтелями в основании образована камера со стенками 2. Волновод закреплен на трансформаторе упругих колебаний магнитострикционного преобразователя 3, который запитывается от генератора 4 ультразвуковых колебаний, рабочие тела 5 и деталь 6, закрепленную на технологическом фланце 7, помещают в рабочий объем внутри камеры. Технологический фланец 7 располагается на опорных стойках 8, закрепленных вместе с магнитострикционным преобразователем 3 на стенке 9 установки. The device consists of a step concentrator 1, at the end of which a chamber with walls 2 is formed through the groove with fillets at the base 2. The waveguide is mounted on an elastic oscillation transformer of a magnetostrictive transducer 3, which is powered by an ultrasonic vibration generator 4, working bodies 5 and part 6, mounted on a technological flange 7, is placed in the working volume inside the chamber. The technological flange 7 is located on the supporting racks 8, mounted together with the magnetostrictive transducer 3 on the wall 9 of the installation.

На фиг. 2 приведено сечение рабочей камеры устройства, показывающее взаимное расположение стенок 2 и стенок 10 технологического фланца. In FIG. 2 shows a cross section of the working chamber of the device, showing the relative position of the walls 2 and walls 10 of the technological flange.

Ширина камеры h удовлетворяет соотношению h=(0,40-0,60)d, где d - диаметр концентратора. The width of the chamber h satisfies the relation h = (0.40-0.60) d, where d is the diameter of the hub.

Высота составляет 0,3 λ_изг, где λ_изг - длина волны изгибных колебаний в стенке камеры. Корпус галтелей "r" в основании камеры удовлетворяет соотношению:

На фиг. 3 показана конструкция, упаковывающая стальные шарики с помощью динамометрического ключа и пуансона в гнезде матрицы, в теле волновода.The height is 0.3 λ _arr , where λ _arr is the wavelength of bending vibrations in the chamber wall. The fillet case "r" at the base of the chamber satisfies the ratio:

In FIG. Figure 3 shows a design that packs steel balls with a torque wrench and a punch in a matrix slot in the body of a waveguide.

Недостатки: удары носят стохастический случайный характер; нет (отсутствует) акустической развязки на торец волновода с шариками, что ведет к низкому КПД его работы (холостой амплитудный ход), и не возникает стоячей волны колебаний волновода. Disadvantages: strikes are stochastic random; there is no (absent) acoustic isolation at the end of the waveguide with balls, which leads to a low efficiency of its operation (idle amplitude stroke), and there is no standing wave of waveguide vibrations.

Усилие на обрабатываемую поверхность промежуточным звеном плотно упакованных шариков создается в пределах P ~ 150 -160 кг (статическое усилие), для незакаленных сталей и чугунов. The force on the treated surface by the intermediate link of tightly packed balls is created in the range of P ~ 150 -160 kg (static force), for non-hardened steels and cast irons.

P ~ 350 - 450 кг для закаленных сталей. P ~ 350 - 450 kg for hardened steels.

Амплитуда (A) преобразователя на волновод: ~ 100 - 120 мкм B.C. N 1620274БН

1991 г.Amplitude (A) of the converter to the waveguide: ~ 100 - 120 μm BC N 1620274БН

1991 year

ρ - смещение (динамическое) торца γ - волновода, мкм
Частота (f) колебаний: f =50 Гц (на УЗГ) и его выхода.ρ - displacement (dynamic) of the end face of γ - waveguide, μm
Frequency (f) of oscillations: f = 50 Hz (on ultrasonic testing) and its output.

Устройство при обработке поршня тормозного цилиндра работает следующим образом (фиг. 3). The device when processing the piston of the brake cylinder works as follows (Fig. 3).

Ультразвуковые колебания, сообщаемые волноводу от генератора 4 и магнитострикционного преобразователя 3, приводят стенки 2 и торцевую поверхность меньшего цилиндра концентратора 1 в колебательное движение, заставляя тем самым рабочие тела 5 (стальные шарики) перемещаться внутри камеры, в нашем случае они плотно упакованы с заданным усилием P, кГс(H) динамометрическим ключом 16, с прибором 12, показывающим усилие давления шариков на обрабатываемую поверхность 14, 15, затем закрепив деталь контргайкой 11 к технологическому фланцу 7 и ударяя по поверхности детали 6 шариками 5 и давлением ультразвуковых колебаний, упрочняя ее. Ultrasonic vibrations transmitted to the waveguide from the generator 4 and the magnetostrictive transducer 3 cause the walls 2 and the end surface of the smaller cylinder of the concentrator 1 to oscillate, causing the working bodies 5 (steel balls) to move inside the chamber, in our case they are tightly packed with a given force P, kgf (H) with a torque wrench 16, with a device 12 showing the pressure of the balls on the work surface 14, 15, then securing the part with the lock nut 11 to the process flange 7 and striking the the surface of the part 6 with balls 5 and the pressure of ultrasonic vibrations, strengthening it.

При этом в стенках пуансона 13 наряду с продольными колебаниями имеют место изгибные колебания, являющиеся следствием наличия поперечных (пуассоновских) деформаций ступенчатого концентратора при распространении в нем продольной ультразвуковой волны. Moreover, in the walls of the punch 13, along with longitudinal vibrations, bending vibrations occur, which are a consequence of the presence of transverse (Poisson) deformations of the step concentrator when a longitudinal ultrasonic wave propagates in it.

Claims

A device for finishing and hardening processing of surfaces of parts, containing an ultrasonic transducer with a waveguide, at the end of which there is a coaxial socket with steel balls placed in it, forming a working medium for surface treatment of the part, and a process plate mounted perpendicular to the waveguide with a gap relative to its end with the possibility fixing in it the workpiece, characterized in that the device is equipped with a punch holder for fixing the workpiece, installed in the technological plate by means of threading coaxially to the waveguide so that the steel balls form a tightly packed working medium between the walls of the punch, the surface of the part and the walls of the socket, which serves as the punch matrix at the same time, while the punch holder is equipped with a lock nut with slots for a spanner wrench, as well as a device for control of static effort on the working environment.