RU2146598C1

RU2146598C1 - Machine for pressing and strengthening of cylindrical articles

Info

Publication number: RU2146598C1
Application number: RU98121086A
Authority: RU
Inventors: Н.О. Тютрин; С.А. Зайдес
Original assignee: Иркутский государственный технический университет
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2000-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: machine has frame with dressing table mounted in its middle part, with two bases provided with pneumatic cylinders. One of bases includes device for turning of blank about its longitudinal axis. Upper part of frame contains two guides on which support with drive is mounted for moving in vertical direction, as well as loading mechanism with spring-loaded spindle. Upper end of spring-loaded spindle carries roller, and its lower end is fitted with deforming tool. Loading-and-removing device is mounted on side surface of frame. The machine includes numerical-control device which controls machine with the aid of signalling lines. The device provides for qualitative stable dressing of blanks and finished articles and for their strengthening. EFFECT: enhanced carrying capacity and reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением, а точнее к устройствам для правки и упрочнения длинномерных цилиндрических деталей типа валов, осей, штанг, штоков и т.д. The invention relates to cold metal forming, and more specifically to devices for dressing and hardening of long cylindrical parts such as shafts, axles, rods, rods, etc.

Наиболее близкими по технической сущности являются следующие. The closest in technical essence are the following.

Универсальный плоскошлифовальный станок модели 3Г71М (Универсальный плоскошлифовальный станок. Модель 3Г71М. Руководство по эксплуатации.- Минск: Полымя, 1980. - 48 с.), содержащий станину, крестовый суппорт с приводом, колонну, стол, гидроцилиндр, распределительную панель, насосную установку, шлифовальную бабку. Имея техническое сходство с заявляемым устройством, данный станок не осуществляет правку и упрочнение металлоизделий. Universal surface grinding machine model 3G71M (Universal surface grinding machine. Model 3G71M. Operation manual.- Minsk: Polymya, 1980. - 48 pages), containing a bed, a cross support with a drive, a column, a table, a hydraulic cylinder, a distribution panel, a pump installation, grinding headstock. Having technical similarities with the claimed device, this machine does not carry out the editing and hardening of metal products.

Полуавтомат для правки шпинделей (Г.С.Ракошиц, В.Н.Кузьминцев. Mашинная правка проката, поковок и деталей. - М.: Высшая школа, 1983.- 200 с.), включающий станину со стойкой, опорные ролики, механизм поворота заготовки, гидропривод, силовой гидроцилиндр, устройство контроля качества правки. Недостатки полуавтомата: относительно невысокая точность и стабильность правки, невозможность обработки крупногабаритных и закаленных деталей. Semiautomatic machine for straightening spindles (G.S. Rakoshits, V.N. Kuzmintsev. Machine editing of rolled products, forgings and parts. - M .: Higher school, 1983.- 200 p.), Including a bed with a stand, support rollers, rotation mechanism blanks, hydraulic drive, power hydraulic cylinder, dressing quality control device. Shortcomings of the semiautomatic device: relatively low accuracy and stability of dressing, the inability to process large and hardened parts.

Известен правильный пресс модели П6122П (Г.С.Ракошиц, В.Н.Кузьминцев. Машинная правка проката, поковок и деталей.- М.: Высшая школа, 1983. -200 с. ), включающий станину, правильный стол, гидропривод, рабочий гидроцилиндр, основания центров с приводом, механизм контроля кривизны заготовки, пневмопривод, загрузочно-съемное устройство, устройство числового программного управления. Недостатки пресса: относительно невысокая точность и стабильность правки, невозможность обработки закаленных деталей. Кроме того, пресс не осуществляет упрочнение изделий. The correct press of the P6122P model is known (G.S. Rakoshits, V.N. Kuzmintsev. Machine editing of rolled products, forgings and parts. - M .: Higher school, 1983. -200 p.), Including a bed, a correct table, a hydraulic drive, a worker hydraulic cylinder, bases of centers with a drive, workpiece curvature control mechanism, pneumatic drive, loading-removable device, numerical control device. Disadvantages of the press: relatively low accuracy and stability of dressing, the inability to process hardened parts. In addition, the press does not harden products.

Известно устройство для правки и упрочнения цилиндрических изделий по авторскому свидетельству SU 1812081 A1, B 24 B 39/04, 30.04.1991. Устройство содержит размещенные в станине загрузочно-съемное устройство, центры для установки цилиндрического изделия с приводами, средство его поворота, средство для контроля кривизны, нагружающий механизм, деформирующий инструмент. Указанное устройство может быть использовано в качестве прототипа. A device for straightening and hardening cylindrical products according to the copyright certificate SU 1812081 A1, B 24 B 39/04, 04/30/1991. The device comprises a loading-removable device located in the bed, centers for installing a cylindrical product with drives, means for turning it, means for controlling curvature, a loading mechanism, a deforming tool. The specified device can be used as a prototype.

Изобретение направлено на повышение качества правки и упрочнения за счет формирования пластически деформированного поверхностного слоя. The invention is aimed at improving the quality of dressing and hardening due to the formation of a plastically deformed surface layer.

Поставленная задача достигается тем, что машина для правки и упрочнения цилиндрических изделий, содержащая станину, правильный стол, смонтированный в средней ее части, две направляющие планки, закрепленные на столе, два основания с приводом, снабженные центрами и пневмоцилиндрами, установленные на них с возможностью продольного перемещения, устройство для поворота заготовки, смонтированное на одном из оснований, две направляющие колонки, жестко соединяющие основания, механизм контроля кривизны заготовки, пневмопривод, загрузочно-съемное устройство, устройство числового программного управления, дополнительно снабжена двумя направляющими, размещенными внутри станины, с установленным на них с возможностью перемещения в вертикальном направлении суппортом с приводом, деформирующим инструментом, нагружающим механизмом, смонтированным на суппорте и содержащим корпус с подпружиненным шпинделем, установленным в нем с возможностью вертикального перемещения, электромагнит, закрепленный на корпусе, и рычаг со сменными грузами и противовесом, при этом на верхнем конце подпружиненного шпинделя установлен ролик, а на нижнем - деформирующий инструмент. The task is achieved in that the machine for straightening and hardening cylindrical products, containing the bed, the correct table mounted in its middle part, two guide rails mounted on the table, two bases with a drive, equipped with centers and pneumatic cylinders mounted on them with the possibility of longitudinal movement, a device for turning the workpiece mounted on one of the bases, two guide columns that rigidly connect the bases, a control mechanism for the curvature of the workpiece, a pneumatic actuator, boot-removal The second device, a numerical control device, is additionally equipped with two guides located inside the bed, with a support with a drive, a deforming tool, a loading mechanism mounted on a support and containing a housing with a spring-loaded spindle installed in it, which can be mounted in the vertical direction with the possibility of vertical movement, an electromagnet mounted on the body, and a lever with interchangeable weights and a counterweight, while at the upper end of the sub uzhinennogo a roller spindle, and at the bottom - a deforming tool.

Наличие новых конструктивных элементов и взаимосвязи между ними свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Новые элементы конструкции работают на достижение технического результата, который обуславливает изобретательский уровень заявленного технического решения следующим образом. The presence of new structural elements and the relationship between them indicates the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "novelty." New structural elements are working to achieve a technical result, which determines the inventive step of the claimed technical solution as follows.

Суппорт является элементом, несущим на себе нагружающий механизм с деформирующим инструментом. Использование двух направляющих позволяет обеспечить его подвижность в вертикальном направлении. Это необходимо для настройки машины на обработку изделий различного диаметра. The support is an element that carries a loading mechanism with a deforming tool. The use of two guides allows to ensure its mobility in the vertical direction. This is necessary to configure the machine to process products of various diameters.

Деформирующий инструмент служит для формирования поверхностного пластически деформированного слоя с вогнутой стороны заготовки. The deforming tool serves to form a surface plastically deformed layer on the concave side of the workpiece.

Нагружающий механизм, состоящий из корпуса, подпружиненного шпинделя, ролика, рычага со сменными грузами и противовесом, электромагнита, предназначен для нагружения деформирующего инструмента. The loading mechanism, consisting of a housing, a spring-loaded spindle, a roller, a lever with interchangeable weights and a counterweight, an electromagnet, is designed to load a deforming tool.

Корпус нагружающего механизма служит для установки в нем подпружиненного шпинделя. Последний предназначен для закрепления на нем деформирующего инструмента. Подвижность шпинделя в вертикальном направлении обеспечивает контакт инструмента с заготовкой вне зависимости от величины ее стрелы прогиба. Пружина предназначена для поднятия шпинделя и удержания его в верхнем положении в ненагруженном состоянии. Для создания усилия на шпиндель использован двуплечий рычаг. Требуемая нагрузка обеспечивается установкой на конце рычага необходимого количества сменных грузов. Для установки точного значения нагрузки служит противовес. Электромагнит, смонтированный на корпусе, служит для поднятия и удержания рычага во время поворота заготовки. Отсутствие электромагнита затруднит работу устройства для поворота заготовки, поскольку во время поворота шпиндель не будет разгружен. Применять для подъема рычага другие устройства, например гидроцилиндр, пневмоцилиндр или винтовую передачу, нецелесообразно, так как это не обеспечит требуемой скорости качания рычага и, кроме того, усложнит конструкцию машины. Ролик является промежуточным элементом между рычагом и шпинделем. В случае его отсутствия рычаг будет непосредственно контактировать со шпинделем, что ухудшит эффективность их взаимного перемещения из-за повышенного трения между ними. Использование вместо рычага со сменными грузами и противовесом другого устройства, например тарированной пружины, не обеспечит требуемой точности и стабильности прикладываемой нагрузки, а также, будет более сложно с технологической точки зрения. The case of the loading mechanism is used to install a spring-loaded spindle. The latter is intended for fixing a deforming tool on it. The spindle mobility in the vertical direction ensures contact of the tool with the workpiece, regardless of the magnitude of its deflection boom. The spring is designed to raise the spindle and hold it in the upper position in the unloaded state. A two-arm lever is used to create force on the spindle. The required load is ensured by installing at the end of the lever the required number of removable loads. A counterweight is used to set the exact load value. An electromagnet mounted on the housing serves to raise and hold the lever while turning the workpiece. The absence of an electromagnet will complicate the operation of the device for turning the workpiece, since the spindle will not be unloaded during rotation. It is not practical to use other devices for lifting the lever, for example, a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder or a helical gear, as this will not provide the required swing speed of the lever and, in addition, will complicate the design of the machine. The roller is an intermediate element between the lever and the spindle. If it is absent, the lever will directly contact the spindle, which will degrade the efficiency of their mutual movement due to increased friction between them. Using instead of a lever with removable weights and a counterweight another device, for example a tared spring, will not provide the required accuracy and stability of the applied load, and it will also be more difficult from a technological point of view.

Технический результат изобретения достигается взаимодействием новой совокупности признаков, в результате чего формируется пластически деформированный поверхностный слой. При правке такой слой необходимо создавать с вогнутой стороны заготовки. Формирующиеся при этом на вогнутой стороне вала неуравновешенные остаточные напряжения деформируют (правят) заготовку в направлении, противоположном первоначальному изгибу. При упрочнении обрабатывается вся поверхность заготовки. Такая обработка приводит к тому, что при осевом нагружении детали направление главных напряжений совпадает с направлением упрочненных волокон материала. Это положительным образом сказывается на несущей способности изделия. The technical result of the invention is achieved by the interaction of a new set of features, as a result of which a plastically deformed surface layer is formed. When editing, such a layer must be created on the concave side of the workpiece. The unbalanced residual stresses formed on the concave side of the shaft deform (correct) the workpiece in the direction opposite to the initial bend. During hardening, the entire surface of the workpiece is processed. Such processing leads to the fact that, under axial loading of the part, the direction of the main stresses coincides with the direction of the hardened material fibers. This has a positive effect on the bearing capacity of the product.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежной областях техники позволилo выявить техническое решение, содержащее признак, сходный с признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа. Известно использование механизма (Б. А. Авдеев. Испытательные машины и приборы. - М.: Машгиз, 1957. - 350 с.), содержащего шарнирно закрепленный рычаг со сменными грузами, шпиндель и ролик. Такое решение используется в испытательной технике, например в твердомерах. Применение перечисленных элементов обеспечивает внедрение индентора в испытуемый материал при измерении твердости металлов. Использование такого механизма в конструкции машины для правки и упрочнения предназначено для нагружения деформирующего инструмента. Comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this and related fields of technology allowed us to identify a technical solution containing a feature similar to that distinguishing the claimed technical solution from the prototype. It is known to use a mechanism (B. A. Avdeev. Testing machines and devices. - M .: Mashgiz, 1957. - 350 p.), Containing a pivotally mounted lever with interchangeable weights, a spindle and a roller. Such a solution is used in testing equipment, for example, in hardness testers. The use of these elements ensures the introduction of an indenter in the test material when measuring the hardness of metals. The use of such a mechanism in the design of the dressing and hardening machine is designed to load the deforming tool.

Новая совокупность признаков и новый характер взаимодействия деталей и механизмов в заявляемом техническом решении позволяют получить технический результат, обуславливающий возможность осуществления в автоматическом режиме правки и упрочнения. Таким образом, это позволяет признать предложенное решение соответствующим критерию "изобретательский уровень". A new set of features and a new nature of the interaction of parts and mechanisms in the claimed technical solution allow us to obtain a technical result that determines the possibility of automatic editing and hardening. Thus, this allows you to recognize the proposed solution in accordance with the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлен главный вид машины для правки и упрочнения цилиндрических изделий; на фиг. 2 - разрез А - А. In FIG. 1 shows the main view of the machine for dressing and hardening of cylindrical products; in FIG. 2 - section A - A.

Машина для правки цилиндрических изделий состоит из станины 1 со смонтированным в средней ее части правильным столом 2, на котором закреплены две направляющие планки 3. На них с возможностью перемещения в продольном направлении установлены два основания 4 с пневмоцилиндрами 5, приводимыми в действие пневмоприводом (не показан), и центрами 6, предназначенными для закрепления заготовки 7. При этом одно из оснований снабжено устройством для поворота заготовки 8 вокруг ее продольной оси. Основания жестко соединены между собой при помощи двух направляющих колонок 9, на которых смонтирован механизм контроля кривизны заготовки 10. В нижней части стола закреплен привод оснований 11. В верхней части станины размещены две направляющие 12, на которых с возможностью перемещения в вертикальном направлении установлен суппорт 13 с приводом, состоящим из шагового двигателя 14, редуктора 15 и винтовой передачи 16. На суппорте смонтирован нагружающий механизм, который состоит из корпуса (не показан) с установленным в нем с возможностью вертикального перемещения подпружиненным шпинделем 17, электромагнита 18 и рычага 19 со сменными грузами 20 и противовесом 21, шарнирно закрепленного на наружной поверхности корпуса. При этом на участке рычага 19, ограниченном перемещением противовеса 21, для удобства настройки требуемого усилия имеется шкала с делениями, нанесенными на расстоянии 1 мм. На верхнем конце подпружиненного шпинделя 17 установлен ролик 22, на нижнем - деформирующий инструмент 23. На боковой поверхности станины смонтировано загрузочно-съемное устройство 24. В состав машины входит устройство числового программного управления (не показано), осуществляющее управление машиной с использованием сигнальных линий (не показаны), подведенных к загрузочно-съемному устройству 24, приводу оснований 11, поворотному устройству 8, механизму контроля кривизны заготовки 10, пневмоприводу, электромагниту 18, шаговому электродвигателю 14 привода суппорта. The machine for straightening cylindrical products consists of a bed 1 with a regular table 2 mounted in its middle part, on which two guide rails 3 are fixed. Two bases 4 with pneumatic cylinders 5 driven by a pneumatic drive are mounted on them with the possibility of moving in the longitudinal direction (not shown ), and centers 6, designed to secure the workpiece 7. In this case, one of the bases is equipped with a device for turning the workpiece 8 around its longitudinal axis. The bases are rigidly interconnected by means of two guide columns 9 on which the control mechanism of the workpiece curvature is mounted 10. The drive of the bases 11 is fixed at the bottom of the table. Two guides 12 are placed at the top of the bed, on which the support 13 is mounted with the possibility of movement in the vertical direction with a drive consisting of a stepper motor 14, a gearbox 15 and a helical gear 16. A loading mechanism is mounted on the support, which consists of a housing (not shown) with a vertically installed housing cial move a spring-loaded spindle 17, the electromagnet 18 and lever 19 with removable weights 20 and the counterweight 21 pivotally mounted on the outer surface of the housing. Moreover, in the area of the lever 19, limited by the movement of the counterweight 21, for the convenience of setting the required force, there is a scale with divisions plotted at a distance of 1 mm. A roller 22 is installed at the upper end of the spring-loaded spindle 17, and a deforming tool 23 is installed at the lower end. A loading-removable device 24 is mounted on the side surface of the bed. The machine includes a numerical control device (not shown) that controls the machine using signal lines (not shown) connected to the boot-and-removable device 24, the drive base 11, the rotary device 8, the control mechanism of the curvature of the workpiece 10, the pneumatic actuator, the electromagnet 18, the stepping motor 14 Drive support.

Машина работает следующим образом. The machine operates as follows.

Выправляемая заготовка 7, имеющая центровые отверстия, подается в рабочую зону загрузочно-съемным устройством 24. Включается пневмопривод (не показан), и она закрепляется при помощи пневмоцилиндров 5 в центрах 6. Затем после определения направления стрелы прогиба заготовки 7 механизмом контроля кривизны 10 устройством для поворота заготовки 8 заготовка 7 устанавливается вогнутой стороной вверх. Шаговым электродвигателем 14 через редуктор 15 и винтовую передачу 16 суппорт 13 с закрепленным на нем нагружающим механизмом перемещается по направляющим 12 вниз до контакта деформирующего инструмента 23 с заготовкой 7 с необходимым усилием. Оно создается в результате давления рычага 19 на ролик 22. Начинается перемещение оснований 4 с заготовкой 7 вдоль правильного стола 2 по направляющим планкам 3, осуществляемое при помощи привода 11. При выполнении необходимого количества рабочих ходов поворотным механизмом 8 осуществляется поворот заготовки 7 на задаваемую величину. Перед поворотом для исключения контакта деформирующего инструмента 23 с заготовкой 7 включается электромагнит 18, поднимающий рычаг 19 со сменными грузами 20 и противовесом 21. При этом подпружиненный шпиндель 17 перемещается вверх. В это время происходит измерение кривизны заготовки 7 контрольно-измерительным механизмом 10. После поворота электромагнит 18 отключается, и контакт деформирующего инструмента 23 с заготовкой 7 возобновляется. Цикл повторяется. Количество циклов зависит от степени выправления заготовки 7. По окончании правки поднимается суппорт 13, включается пневмопривод, и заготовка 7 при помощи пневмоцилиндров 5 освобождается из центров 6 и извлекается из рабочей зоны загрузочно-съемным устройством 24. A straightened workpiece 7, having center holes, is fed into the working area by a loading-removable device 24. The pneumatic drive (not shown) is turned on, and it is fixed with the help of pneumatic cylinders 5 in the centers 6. Then, after determining the direction of the arrow of the bending of the workpiece 7, the curvature control mechanism 10 is equipped turning the workpiece 8, the workpiece 7 is installed with the concave side up. A stepper motor 14 through a gearbox 15 and a helical gear 16, a support 13 with a loading mechanism fixed on it moves along the guides 12 down to the contact of the deforming tool 23 with the workpiece 7 with the necessary effort. It is created as a result of the pressure of the lever 19 on the roller 22. The movement of the bases 4 begins with the workpiece 7 along the correct table 2 along the guide rails 3, which is carried out using the drive 11. When the required number of working strokes is performed by the rotary mechanism 8, the workpiece 7 is rotated by a predetermined amount. Before turning to prevent contact of the deforming tool 23 with the workpiece 7, an electromagnet 18 is turned on, raising the lever 19 with removable weights 20 and a counterweight 21. In this case, the spring-loaded spindle 17 moves up. At this time, the curvature of the workpiece 7 is measured by the measuring mechanism 10. After rotation, the electromagnet 18 is turned off, and the contact of the deforming tool 23 with the workpiece 7 is resumed. The cycle repeats. The number of cycles depends on the degree of straightening of the workpiece 7. At the end of dressing, the support 13 rises, the pneumatic actuator is turned on, and the workpiece 7 is released from the centers 6 by means of pneumatic cylinders 5 and removed from the working area by a loading-removable device 24.

При упрочнении заготовка 7 устанавливается в центрах 6 произвольным образом. В данном случае осуществляется обработка не отдельного участка, а всей ее поверхности. When hardening the workpiece 7 is installed in the centers 6 in an arbitrary manner. In this case, the processing is carried out not of a separate section, but of its entire surface.

Настройка машины заключается в установке необходимого количества сменных грузов 20 на рычаге 19. При необходимости перемещением противовеса 21 корректируется задаваемая величина нагрузки. Кроме того, в устройство числового программного управления вводится длина хода оснований 4, равная длине обрабатываемого участка заготовки 7. The machine is configured to set the required number of removable weights 20 on the lever 19. If necessary, by moving the counterweight 21, the set load value is adjusted. In addition, the stroke length of the bases 4, equal to the length of the processed section of the workpiece 7, is introduced into the numerical control device.

Работа машины осуществляется в автоматическом режиме в соответствии с командами, поступающими из устройства числового программного управления по сигнальным линиям. The machine operates in automatic mode in accordance with the commands received from the device of numerical program control via signal lines.

Использование машины для правки и упрочнения цилиндрических изделий позволяет осуществлять правку с высокими показателями точности и стабильности геометрической формы, а также упрочнять изделия. При этом увеличиваются их долговечность, надежность, несущая способность, повышается качество поверхности. Возможны правка и упрочнение термообработанных изделий. Using a machine for dressing and hardening cylindrical products allows you to perform dressing with high accuracy and stability of the geometric shape, as well as harden the product. At the same time, their durability, reliability, bearing capacity increase, and surface quality improves. Editing and hardening of heat-treated products are possible.

Claims

A machine for straightening and hardening cylindrical products, containing a loading-removable device located in the frame, centers for installing a cylindrical product with drives, means for turning it, means for controlling curvature, a loading mechanism, a deforming tool, characterized in that it is provided with a medium mounted parts of the bed with a correct table with two guide rails fixed on it and two bases with a drive rigidly interconnected by two guide columns, each of which s installed on the guide bar with the possibility of longitudinal movement, two pneumatic cylinders with pneumatic actuators, each of which is located on the base, a numerical control device placed inside the bed by two guides mounted on them with the possibility of moving in the vertical direction by a caliper with a drive, the loading mechanism is mounted on the caliper and is made in the form of a housing, a spring-loaded spindle mounted in it with the possibility of vertical movement, an electromagnet, closed mounted on the housing, a lever with interchangeable weights and a counterweight installed in the housing, a roller mounted on the upper end of the spindle, while the deforming element is placed in the housing and mounted on the spindle at its opposite end.