RU2157310C2

RU2157310C2 - Method of electric resistance machining of part surfaces by revolving

Info

Publication number: RU2157310C2
Application number: RU98120535A
Authority: RU
Inventors: В.М. Казаков
Original assignee: Казаков Владимир Михайлович
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-10-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: rotation is imparted to part being machined, and longitudinal motion, to tool. Three rollers made of current-conducting material are used as tool. Rollers are secured in holder positioned above machined surface. Electric current is supplied to machining zone through rollers. Electric current heats surface being machined and provides for greater depth of machining with qualitative structure of strengthened layer and roughness and with reduced time of machining. Use of rollers made of fiberglass material promotes protection of machined surfaces of parts against corrosion. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 1 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки деталей классическим деформированием, а именно к электроконтактному обкатыванию поверхностей деталей. The invention relates to the field of processing parts by classical deformation, namely, electrical contact rolling of surfaces of parts.

Из литературного источника (Капитальный ремонт автомобилей. М.: Транспорт, 1989, с. 143) известен способ упрочняющего обкатывания поверхностей тремя роликами таких деталей, как галтели, валы, трубы, гильзы и различные фасонные поверхности, а из авторского свидетельства SU 1632749 A1 - с помощью одного обкатного ролика, через который пропускают электроток. From a literary source (Overhaul of automobiles. M .: Transport, 1989, p. 143), a method is known for hardening the rolling of surfaces with three rollers of such parts as fillets, shafts, pipes, sleeves and various shaped surfaces, and from the copyright certificate SU 1632749 A1 - using one run-in roller through which an electric current is passed.

Недостатком первого известного способа является то, что обработка поверхности производится в жесткотвердом режиме в зоне контакта ролика с обрабатываемой поверхностью, что не обеспечивает желаемого результата по наклепу упрочняемой поверхности (глубины, твердости, шероховатости), а также возможно наличие шелушения поверхности при обработке на режимах вышезаданных. The disadvantage of the first known method is that the surface treatment is carried out in a hard-hard mode in the zone of contact of the roller with the surface to be treated, which does not provide the desired result on the hardening of the hardened surface (depth, hardness, roughness), and it is also possible to peel the surface during processing at the above conditions .

Недостатком способа по авторскому свидетельству является более длительная обработка при низком качестве. The disadvantage of the method according to the copyright certificate is a longer processing time with low quality.

Задачей предлагаемого способа является расширение технологических возможностей при увеличении качества обработки поверхности по всем параметрам и уменьшении времени обработки. The objective of the proposed method is the expansion of technological capabilities while increasing the quality of surface treatment in all respects and reducing processing time.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном способе обработки цилиндрических поверхностей электроконтактным обкатыванием, включающем вращение детали и продольное перемещение инструмента, в качестве последнего используют три ролика из токопроводящего материала, размещенные в обойме, установленной над обрабатываемой поверхностью, через которые подают электроток в зону обработки. The specified technical result is ensured by the fact that in the known method of processing cylindrical surfaces by electrical rolling in, which includes rotating the part and longitudinal movement of the tool, three rollers of conductive material are used as the latter, placed in a cage installed above the surface to be processed, through which an electric current is supplied to the processing zone .

Кроме того, ролики выполняют из стекловолокнистого материала и имеют с обеих сторон металлические фланцы. In addition, the rollers are made of fiberglass material and have metal flanges on both sides.

Обработку поверхностей деталей производят на более широких режимах, так как в зону контакта ролика (инструмента) с обрабатываемой поверхностью подводится электроэнергия, которая производит нагрев обрабатываемой поверхности, обеспечивающей возможность обработки на более глубокую глубину с более качественной структурой упрочненного слоя и шероховатости при отсутствии признаков шелушения обработанного слоя поверхности детали, с постоянным контролем усилия обрабатываемого инструмента с помощью установленного индикатора. The surface treatment of parts is carried out in wider modes, since electricity is supplied to the contact zone of the roller (tool) with the surface to be treated, which produces heating of the surface to be treated, which allows processing to a deeper depth with a better structure of the hardened layer and roughness in the absence of signs of peeling of the treated layer of the surface of the part, with constant monitoring of the force of the workpiece using the installed indicator.

На чертеже представлено устройство в сборе, позволяющее осуществить предлагаемый способ по электроконтактному обкатыванию поверхностей деталей. The drawing shows a complete device that allows you to implement the proposed method for electrical contact rolling of surfaces of parts.

На станке, на специальной установке или на автоматической линии по обработке поверхностей деталей, в данном случае может быть коленчатый вал (к/вал) автомобиля ВАЗ-2101, которые оснащены электроконтактной системой обкатывания поверхностей деталей, закрепляется к/вал 1, предварительно прошедший полный цикл обработки шеек по обычной технологии. При проведении тонкой обточки шеек можно исключить их шлифовку, вместо которой вводится операция по предлагаемому способу обработки шеек к/валов. On the machine, on a special installation or on an automatic line for processing surfaces of parts, in this case there may be a crankshaft (to / shaft) of a VAZ-2101 car, which are equipped with an electrocontact system for wrapping surfaces of parts, is fixed to / shaft 1, which has previously passed a full cycle processing necks by conventional technology. When carrying out a thin turning of the necks, it is possible to exclude their grinding, instead of which an operation is introduced according to the proposed method of processing the necks to / shafts.

Валу сообщают вращение, а инструменту - продольное перемещение. В качестве инструмента используют ролики 2, 3 и 4 из токопроводящего материала, установленные в обойме 5. Упругий элемент 6 с помощью гайки 7 создает необходимое усилие при обработке деталей. Контроль усилия осуществляют посредством индикатора 8. Через ролики в зону контакта с обрабатываемой поверхностью подают электроток от источника энергии 9. The shaft is informed of rotation, and the tool is longitudinally moved. As a tool, use rollers 2, 3 and 4 of conductive material installed in a holder 5. The elastic element 6 using the nut 7 creates the necessary force when machining parts. The force is controlled by indicator 8. Through the rollers, an electric current is supplied from the energy source 9 through the contact zone with the surface to be treated.

Точность обработки зависит не только от режимов обработки, но и от материала детали, ее конструкции и формы, качества обрабатываемой и обрабатывающей поверхности, а также от температуры нагрева зоны контакта обрабатываемой поверхности с обрабатывающей. The accuracy of processing depends not only on the processing modes, but also on the material of the part, its design and shape, the quality of the surface being treated and the surface, as well as the heating temperature of the contact zone of the surface being treated with the surface.

Исходная шероховатость обрабатываемых шеек R_a = 9,35 мкм, исходная твердость HB = 80 ± 120 МПа.The initial roughness of the processed necks R _a = 9.35 μm, the initial hardness HB = 80 ± 120 MPa.

Скорость обработки не оказывает заметного влияния на качество обрабатываемой поверхности и устанавливается в пределах 30 - 150 м/мин, а рабочее усилие: 1,5P_0,05≤P≤3P_0,05, где P_0,05 - усилие, обеспечивающее получение наклепанного слоя, равного 0,05 от радиуса упрочняемой поверхности детали, кгс
P_0,05= 5•10^-5R $\binom{2}{д}$ σ_тm^-2,
где σ_т предел текучести материала;

где R_пр - профильный радиус ролика, мм;
D_р - диаметр ролика, мм;
R_д - радиус упрочняемой поверхности, мм;
t - температура в зоне контакта.The processing speed does not significantly affect the quality of the processed surface and is set within 30 - 150 m / min, and the working force: 1.5P _0.05 ≤P≤3P _0.05 , where P _0.05 is the force that provides riveted a layer equal to 0.05 from the radius of the hardened surface of the part, kgf
P _0.05 = 5 • 10 ^-5 R

\binom{2}{d}

σ _t m ^-2 ,
where σ _{t the} yield strength of the material;

where R _CR - the profile radius of the roller, mm;
D _p - the diameter of the roller, mm;
R _d is the radius of the hardened surface, mm;
t is the temperature in the contact zone.

Подача (мм на один оборот детали) при обкатывании
S = K•S₃,
где К - число роликов;
S₃ - подача на один ролик.Feed (mm per revolution of part) when rolling
S = K • S ₃ ,
where K is the number of rollers;
S ₃ - feed on one roller.

Подача на один ролик рекомендуется 0,1...0,5 мм/об. Feeding per roller is recommended 0.1 ... 0.5 mm / rev.

Изменение размеров поверхности при обкатывании в зависимости от шероховатости исходной поверхности показаны в описании. The change in surface size during rolling depending on the roughness of the original surface is shown in the description.

Пример
Проводится электроконтактная откатка поверхности детали.Example
Electrocontact rolling of the surface of the part is carried out.

В качестве образца взят к/вал ВАЗ-2101, прошедший полный технологический цикл обработки с возможным исключением окончательной обработки шлифовкой. При электротоке I=600-650 А, напряжением U = 2-4 B. The sample was taken to VAZ-2101 k / shaft, which underwent a full technological cycle of processing with the possible exception of final processing by grinding. With an electric current I = 600-650 A, voltage U = 2-4 B.

Исходная шероховатость поверхности обрабатываемых шеек R_a = до 9,35 мкм, исходная твердость HB = 80±120 мПа.The initial surface roughness of the processed necks R _a = up to 9.35 μm, the initial hardness HB = 80 ± 120 MPa.

Полученные сравнительные данные по традиционной операции тонкой шлифовки и упрочняющей обработке электроконтактным обкатыванием показывают, что топографический макро- и микрорельеф имеет более качественный характер, сопоставляемый с отшлифованной поверхностью шеек, при этом по высотным параметрам шероховатости у предложенного способа составляет R_a = 12 мкм, что выше, чем у процесса шлифовки, но с более качественной кривой опорной поверхности выступов, что значительно повышает противоизносные характеристики обработанной поверхности. После обработки этим способом R_a стала 0,30-0,40, твердость HRC = 50-60.The obtained comparative data on the traditional operation of fine grinding and hardening by electrical contact rolling show that the topographic macro- and microrelief has a better quality, comparable with the polished surface of the necks, while the altitude roughness parameters of the proposed method is R _a = 12 μm, which is higher than the grinding process, but with a better curve of the supporting surface of the protrusions, which significantly increases the anti-wear characteristics of the treated surface. After processing by this method, R _a became 0.30-0.40, hardness HRC = 50-60.

Кроме этого, замеры остаточных напряжений показали плавное распределение σ_о.н. с максимумом у поверхности, что также дополнительно способствует увеличению противоизносных характеристик. Твердость приповерхностного слоя, составляющая до обработки 80-120 мПа, возросла до HB = 180-200 ед.In addition, measurements of residual stresses showed a smooth distribution of σ _о.н. with a maximum near the surface, which also further contributes to an increase in anti-wear characteristics. The hardness of the surface layer, which is 80-120 MPa before processing, increased to HB = 180-200 units.

При обработке поверхностей шеек коленчатых валов стекловолокнистыми роликами по этой же схеме (только электроконтакт будет производиться с помощью двухфланцевого ролика, в середину которого устанавливаются стекловолокнистые ролики), для достижения подобных результатов шероховатости и твердости необходимо увеличивать давление роликов. При этом обеспечивается насыщение приповерхностного слоя стекловолокнистыми элементами, способствующими защите рабочих поверхностей шеек коленчатых валов от коррозии, а также прикипания их к вкладышам во время длительной неэксплуатации автомобиля в сыром или загазованном месте, придавая при работе пары трения шатунных шеек с вкладышами мягкий скользящий характер. When processing the surfaces of the crankshaft necks with fiberglass rollers according to the same scheme (only electrical contact will be made using a two-flange roller, in the middle of which fiberglass rollers are installed), to achieve similar roughness and hardness results, it is necessary to increase the pressure of the rollers. This ensures that the surface layer is saturated with fiberglass elements that protect the working surfaces of the crankshaft necks from corrosion, as well as attach them to the inserts during prolonged non-operation of the car in a damp or gassed place, giving the friction pair of connecting rod journals with inserts a soft sliding character.

Claims

1. A method of processing cylindrical surfaces by electrical rolling, in which the part is rotated and the tool is moved longitudinally, characterized in that a clip with three rollers of conductive material is installed above the surface to be machined, through which an electric current is supplied to the contact zone with the surface to be machined and the surface is machined preset mode.

2. The method according to claim 1, characterized in that the rollers use rollers of fiberglass material.

3. The method according to claim 2, characterized in that the rollers of fiberglass material for supplying electric current to the contact zone have metal flanges on both sides.