RU216122U1

RU216122U1 - TOOL FOR ELECTROMECHANICAL HARDENING OF SQUARE HOLES SURFACE

Info

Publication number: RU216122U1
Application number: RU2022126325U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Морозов; Ильдар Марсельевич Хабиев; Дмитрий Александрович Котков
Filing date: 2022-10-07
Publication date: 2023-01-17

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к инструментальной оснастке для поверхностного упрочнения, и может быть использована при упрочнении отверстий деталей квадратного сечения. Инструмент содержит токоизоляционную втулку, размещенную на оправке, выполненную с осевым отверстием, герметично заглушенным винтовой пробкой, и с резьбой, на которой закреплен упрочняющий элемент, выполненный с прямоугольным вырезом и прорезями, штуцер, стяжные гайки, выполненные с возможностью присоединения клеммы токоподводящего кабеля, винт и клин, при этом стяжные гайки установлены на оправке, в которой выполнено радиальное глухое отверстие с установленным в нем штуцером, сообщающееся с указанным осевым отверстием, а клин ввинчен посредством винта в осевое отверстие в торце оправки. Клин выполнен в виде усеченного конуса, упрочняющий элемент в поперечном сечении имеет форму квадрата, прорези на упрочняющем элементе выполнены взаимно перпендикулярно и расположены параллельно сторонам квадрата с точкой пересечения в центре квадратного сечения упрочняющего элемента с образованием четырех равных упругих элементов. В нижней части оправки на ее внешней стороне выполнены симметричные друг другу каналы для подвода охлаждающей жидкости через штуцер к рабочим поверхностям упрочняющего элемента и упрочняемым поверхностям детали. На упрочняющий элемент нанесено износостойкое покрытие на основе нитрида титана-кремния. Обеспечивается повышение стойкости упрочняющего зуба. 2 ил., 1 табл.

The utility model relates to mechanical engineering, in particular to tooling for surface hardening, and can be used to harden holes in square sections. The tool contains a current-insulating sleeve placed on a mandrel, made with an axial hole hermetically plugged with a screw plug, and with a thread on which a reinforcing element is fixed, made with a rectangular cutout and slots, a fitting, coupling nuts, made with the possibility of attaching a current-carrying cable terminal, a screw and a wedge, wherein the coupling nuts are mounted on a mandrel, in which a radial blind hole is made with a fitting installed in it, communicating with the specified axial hole, and the wedge is screwed into the axial hole in the end of the mandrel by means of a screw. The wedge is made in the form of a truncated cone, the reinforcing element in the cross section has the shape of a square, the slots on the reinforcing element are mutually perpendicular and are located parallel to the sides of the square with the intersection point in the center of the square section of the reinforcing element to form four equal elastic elements. In the lower part of the mandrel, on its outer side, channels symmetrical to each other are made for supplying coolant through the fitting to the working surfaces of the hardening element and the hardened surfaces of the part. The hardening element is coated with a wear-resistant coating based on titanium-silicon nitride. EFFECT: increased durability of the reinforcing tooth. 2 ill., 1 tab.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к инструментальной оснастке для отделочно-упрочняющей обработки, и может быть использована при отделочно-упрочняющей обработке отверстий квадратного сечения.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to tooling for finishing and hardening processing, and can be used in finishing and hardening processing of square holes.

Известен инструмент для электромеханической закалки поверхности отверстий квадратного сечения [Патент RU №205401, Опубл.: 13.07.2021. Бюл. №20], содержащий оправку, в передней части которой, на резьбе зафиксирован упрочняющий элемент, в поперечном сечении имеющий форму квадрата, при этом на упрочняющем элементе выполнены взаимно перпендикулярные прорези, расположенные параллельно сторонам сечения в форме квадрата с точкой пересечения в центре квадратного сечения с образованием четырех равных упругих элементов, между которыми зафиксирован клин, выполненный в виде усеченного конуса, в оправке выполнено осевое отверстие, герметично заглушенное винтовой пробкой и радиальное глухое отверстие с установленным в нем штуцером, сообщающееся с указанным осевым отверстием, в передней части оправки на ее внешней стороне выполнено четыре симметричных друг другу канала, сообщающихся с осевым отверстием, на задней части оправки, на резьбе навинчены стяжные гайки, выполненные с возможностью присоединения клеммы электрического кабеля, и токоизоляционная втулка.Known tool for electromechanical hardening of the surface of holes of square section [Patent RU No. 205401, Published: 13.07.2021. Bull. No. 20], containing a mandrel, in the front part of which, a reinforcing element is fixed on the thread, having the shape of a square in cross section, while mutually perpendicular slots are made on the reinforcing element, located parallel to the sides of the section in the form of a square with an intersection point in the center of the square section with the formation of four equal elastic elements, between which a wedge is fixed, made in the form of a truncated cone, an axial hole is made in the mandrel, hermetically plugged with a screw plug and a radial blind hole with a fitting installed in it, communicating with the specified axial hole, in the front part of the mandrel on its outer On the side there are four channels symmetrical to each other, communicating with the axial hole, on the back of the mandrel, coupling nuts are screwed on the thread, made with the possibility of connecting the terminal of the electric cable, and a current-insulating sleeve.

Известный инструмент для электромеханической закалки поверхности отверстий квадратного сечения обладает следующими недостатками - низкая стойкость упрочняющего элемента и нестабильное качество отделочно-упрочняющей обработки отверстий квадратного сечения.The well-known tool for electromechanical hardening of the surface of holes of square section has the following disadvantages - low durability of the reinforcing element and unstable quality of finishing and hardening processing of holes of square section.

Технический результат - повышение стойкости упрочняющего элемента и обеспечение качества отделочно-упрочняющей обработки отверстий квадратного сечения.EFFECT: increasing the durability of the reinforcing element and ensuring the quality of finishing and hardening processing of square holes.

Указанный технический результат достигается тем, что упрочняющий элемент выполнен с износостойким покрытием на основе нитрида титана-кремния.The specified technical result is achieved by the fact that the reinforcing element is made with a wear-resistant coating based on titanium-silicon nitride.

На фиг. 1 представлен инструмент для электромеханической закалки поверхности отверстий квадратного сечения, на фиг. 2 - упрочняющий элемент.In FIG. 1 shows a tool for electromechanical hardening of the surface of holes of square section, in Fig. 2 - reinforcing element.

Инструмент для электромеханической закалки поверхности отверстий квадратного сечения содержит оправку 1, в передней части которой, на резьбе зафиксирован упрочняющий элемент 2, в поперечном сечении имеющий форму квадрата, при этом на упрочняющем элементе выполнены взаимно перпендикулярные прорези 3, расположенные параллельно сторонам сечения в форме квадрата с точкой пересечения в центре квадратного сечения с образованием четырех равных упругих элементов 4, между которыми зафиксирован клин 5, выполненный в виде усеченного конуса. В оправке 1 выполнено осевое отверстие 6, герметично заглушенное винтовой пробкой 7 и радиальное глухое отверстие с установленным в нем штуцером 8, сообщающееся с указанным осевым отверстием 6. В передней части оправки 1 на ее внешней стороне выполнено четыре симметричных друг другу канала 9, сообщающихся с осевым отверстием 6 для подвода охлаждающей жидкости к рабочим поверхностям упрочняющего элемента и упрочняемым поверхностям отверстия квадратного сечения. На задней части оправки 1, на резьбе навинчены стяжные гайки 10, выполненные с возможностью присоединения клеммы электрического кабеля, и токоизоляционная втулка 11. Упрочняющий элемент 2 выполнен с износостойким покрытием на основе нитрида титана-кремния.The tool for electromechanical hardening of the surface of holes of square section contains a mandrel 1, in the front part of which, on the thread, a reinforcing element 2 is fixed, having the shape of a square in cross section, while mutually perpendicular slots 3 are made on the reinforcing element, located parallel to the sides of the section in the form of a square with an intersection point in the center of a square section with the formation of four equal elastic elements 4, between which a wedge 5 is fixed, made in the form of a truncated cone. In the mandrel 1, an axial hole 6 is made, hermetically plugged with a screw plug 7 and a radial blind hole with a fitting 8 installed in it, communicating with the specified axial hole 6. In the front part of the mandrel 1, on its outer side, there are four channels 9 symmetrical to each other, communicating with axial hole 6 for supplying coolant to the working surfaces of the reinforcing element and the hardened surfaces of the square hole. On the back of the mandrel 1, on the thread, coupling nuts 10 are screwed, made with the possibility of attaching an electric cable terminal, and a current-insulating sleeve 11. The reinforcing element 2 is made with a wear-resistant coating based on titanium-silicon nitride.

Покрытия наносили методом КИБ (конденсацией из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой). Предварительно очищенный от загрязнений упрочнящий элемент, изготовленный из быстрорежущей стали Р6М5, размещали в камере установки «Булат-6Т» с установленными в ней электродуговыми испарителями, материалы катодов которых включают элементы покрытия.The coatings were applied by the CIB method (condensation from the plasma phase in a vacuum with ion bombardment). A reinforcing element made of R6M5 high-speed steel, previously cleaned of impurities, was placed in the chamber of the Bulat-6T installation with electric arc evaporators installed in it, the cathode materials of which include coating elements.

Работают с инструментом для электромеханической закалки поверхности отверстий квадратного сечения следующим образом. Оправку 1 с навинченной токоизоляционной втулкой 11 закрепляют в станке и подводят к обрабатываемому отверстию детали, создавая плотный контакт, предварительно раздвинув упругие элементы при помощи клина 5, вворачиванием винта 12. К оправке 1 посредством стяжных гаек 10, для обеспечения подвода электрического тока, присоединяют клемму токоподводящего кабеля.Work with a tool for electromechanical hardening of the surface of holes of square section as follows. The mandrel 1 with a screwed-on current-insulating sleeve 11 is fixed in the machine and brought to the workpiece hole, creating a tight contact, having previously spread the elastic elements with the help of a wedge 5, screwing in the screw 12. current-carrying cable.

Инструмент для электромеханической закалки поверхности отверстий квадратного сечения при обработке перемещают вертикально «сверху-вниз». Через место контакта упрочняющего элемента 2 с обрабатываемой поверхностью отверстия квадратного сечения пропускают электрический ток плотностью j=250…300 А/мм². В результате чего контактируемая с упрочняющим элементом поверхность разогревается до температуры 900…1000°С, а при последующем осевом перемещении инструмента для электромеханической закалки поверхности отверстий квадратного сечения относительно оси отверстия и подачи в зону упрочнения охлаждающей жидкости через штуцер 8, осевое отверстие 6 в оправке 1 и четыре радиальных отверстия 9 на внешней стороне оправки 1 происходит мгновенный отвод тепла, что способствует формированию мартенситной структуры и повышению твердости поверхности отверстия квадратного сечения при одновременном сглаживании шероховатости.The tool for electromechanical hardening of the surface of holes of square section is moved vertically “from top to bottom” during processing. An electric current with a density j=250...300 A/mm ² is passed through the place of contact of the reinforcing element 2 with the processed surface of the square hole. As a result, the surface in contact with the hardening element is heated to a temperature of 900 ... 1000 ° C, and with subsequent axial movement of the tool for electromechanical hardening of the surface of holes of square section relative to the axis of the hole and supply to the hardening zone of the coolant through the fitting 8, axial hole 6 in the mandrel 1 and four radial holes 9 on the outer side of the mandrel 1, instantaneous heat removal occurs, which contributes to the formation of a martensitic structure and an increase in the surface hardness of a square hole while smoothing out the roughness.

Для исследования влияния покрытия на основе нитрида титана-кремния на упрочняющий элемент были обработаны 10 отверстий квадратного сечения со стороной а=30 мм и глубиной h=50 мм образцов из стали 45 упрочняющим элементом с покрытием и без покрытия (Р6М5). Режимы электромеханической отделочно-упрочняющей обработки: j=250 А/мм², i=0,1 мм, υ=60 мм/мин.To study the effect of a coating based on titanium-silicon nitride on a reinforcing element, 10 square holes with side a = 30 mm and depth h = 50 mm of steel 45 samples were machined with a hardening element with and without coating (P6M5). Modes of electromechanical finishing and hardening treatment: j=250 A/mm ² , i=0.1 mm, υ=60 mm/min.

Результаты исследований качественных характеристик отверстий, обработанных упрочняющим элементом с покрытием и без покрытия, приведены в таблице.The results of studies of the qualitative characteristics of holes treated with a hardening element with and without coating are shown in the table.

После обработки 10 отверстий следов износа на упрочняющем элементе не обнаружено. На упрочняющем элементе без покрытия в большом количестве выявлены риски и царапины.After processing 10 holes, no signs of wear were found on the reinforcing element. On the uncoated reinforcing element, risks and scratches were revealed in large numbers.

Применение упрочняющего элемента с ионно-плазменным покрытием на основе нитрида титана-кремния позволяет повысить стойкость упрочняющего элемента в 1,2…1,4 раза и обеспечить качество отделочно-упрочняющей обработки отверстий по параметрам твердости поверхностного слоя и шероховатости.The use of a hardening element with an ion-plasma coating based on titanium-silicon nitride makes it possible to increase the durability of the hardening element by 1.2–1.4 times and ensure the quality of the finishing and hardening processing of holes in terms of surface layer hardness and roughness.

Claims

A tool for electromechanical hardening of the surface of holes of a square section, containing a mandrel, in the front part of which a reinforcing element is fixed on the thread, having the shape of a square in cross section, while mutually perpendicular slots are made on the reinforcing element, located parallel to the sides of the section in the form of a square with an intersection point at the center of the square section with the formation of four equal elastic elements, between which a wedge is fixed, made in the form of a truncated cone, an axial hole is made in the mandrel, hermetically plugged with a screw plug, and a radial blind hole with a fitting installed in it, communicating with the specified axial hole, in the front part of the mandrel on its outer side there are four channels symmetrical to each other, communicating with the axial hole, on the back of the mandrel, coupling nuts are screwed on the thread, made with the possibility of attaching an electric cable terminal, and a current-insulating sleeve, characterized in that the reinforcing element is made with a wear-resistant coating based on titanium-silicon nitride.