RU2219041C1

RU2219041C1 - Tool for working bodies of revolution by plastic deforming

Info

Publication number: RU2219041C1
Application number: RU2002110772/02A
Authority: RU
Inventors: Н.Я. Смольников; Я.Н. Отений; Н.В. Ольштынский; С.Н. Ольштынский
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: metal working, namely working parts by plastic deforming. SUBSTANCE: tool includes housing with inner cavity and deforming members. Inside inner cavity inertial units are arranged for creating deforming efforts; each unit has two supporting runners mounted with use of bearing assemblies in slides arranged in radial grooves of housing in such a way that each pair of runners supports deforming member having the same shape of outer generatrix surface as runners and mounted together with runners with inclination angle of self-tightening relative to rotation axis. Basing device is mounted on housing; said device is in the form of yoke whose inner surface embraces outer movable race of bearing assembly having inner race secured to housing. There are guiding ribs on outer surface of yoke; outer surface of said guiding ribs has size of diameter of worked surface and shape of worked surface. Supporting runners are builtup ones; their inner part is made of metal with larger specific mass that outer part that is made of steel. EFFECT: enlarged manufacturing possibilities of tool, high quality of worked surface. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке, а именно к обработке изделий методом пластического деформирования. The invention relates to metalworking, in particular to the processing of products by plastic deformation.

Известна раскатка для обработки отверстий, содержащая сепаратор с деформирующими элементами, контактирующими с опорным конусом, размещенным на оправке с возможностью радиального перемещения (авторское свидетельство СССР 9444899, кл. В 24 В 39/02, 1982). Known rolling for processing holes containing a separator with deforming elements in contact with a support cone placed on the mandrel with the possibility of radial movement (USSR author's certificate 9444899, CL 24 V 39/02, 1982).

Недостатком приведенной конструкции является то, что для настройки роликов на диаметральный размер их перемещают вдоль опорного конуса, при этом настройка должна быть достаточно точной, чтобы соответствовать глубине внедрения деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность, которая соизмерима с допуском на размер, что снижает технологические возможности раскатки. Также к недостаткам можно отнести жесткую связь опорного конуса и деформирующих элементов с обрабатываемой деталью, создающую непостоянство усилия деформирования и высокую динамику процесса раскатывания, что ведет к снижению качества обработанной поверхности. The disadvantage of this design is that to adjust the rollers to a diametrical size, they are moved along the support cone, while the setting must be accurate enough to correspond to the depth of penetration of the deforming element into the machined surface, which is comparable with the size tolerance, which reduces the technological capabilities of rolling. The disadvantages include the rigid connection of the support cone and deforming elements with the workpiece, creating inconstancy of the deformation force and high dynamics of the rolling process, which leads to a decrease in the quality of the processed surface.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является инструмент для чистовой обработки тел вращения методом пластического деформирования, содержащий корпус, снабженный внутренней полостью, и кольцевую канавку, где размещено кольцо, в котором с внешней стороны выполнены сферические гнезда для свободного размещения деформирующих элементов, а с внутренней оно оснащено лопатками (авторское свидетельство СССР 1047668, кл. В 24 В 39/02, 1983). Closest to the proposed invention is a tool for finishing machining rotation bodies by the method of plastic deformation, comprising a housing provided with an internal cavity and an annular groove where a ring is placed, in which spherical nests are made on the outside for free placement of deforming elements, and on the inside it is equipped shoulder blades (USSR author's certificate 1047668, class B 24 V 39/02, 1983).

Корпус инструмента в приведенном описании приводится в круговое движение посредством подачи сжатого воздуха в кольцевую канавку, а усилие воздействия деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность достигается центробежными силами, развиваемыми деформирующими элементами. При этом для достижения необходимого усилия воздействия деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность, развиваемого центробежными силами, как указано в авт. свид. 1047668, необходима окружная скорость 25...50 м/с, при которой в процессе пластического деформирования резко повышается температура как на поверхности обрабатываемого материала, так и на деформирующих элементах. Очевидно, что для создания вышеприведенных скоростей необходимо специальное оборудование и технологическая оснастка. Из описания видно, что деформирующие элементы в соответствии с конструкцией рассмотренного инструмента могут быть только шарообразной формы, что не позволяет осуществлять выбор параметров их формы и размеров. Кроме того, как показывает опыт, процесс пластического деформирования со скоростями 25...50 м/с обладает высокой динамикой и не обеспечивает стабильность главных технологических параметров процесса - заданного усилия деформирования и подачи. Следовательно, технологические возможности рассмотренного инструмента ограничены как и возможность получения необходимого качества обработанной поверхности. The tool body in the above description is driven in a circular motion by supplying compressed air to the annular groove, and the force exerted by the deforming elements on the surface being machined is achieved by centrifugal forces developed by the deforming elements. At the same time, in order to achieve the necessary force of action of deforming elements on the surface to be treated, developed by centrifugal forces, as indicated in ed. testimonial. 1047668, a peripheral speed of 25 ... 50 m / s is required, at which during plastic deformation the temperature rises sharply both on the surface of the processed material and on the deforming elements. Obviously, to create the above speeds you need special equipment and technological equipment. The description shows that the deforming elements in accordance with the design of the considered tool can only be spherical in shape, which does not allow the selection of parameters of their shape and size. In addition, experience shows that the process of plastic deformation with velocities of 25 ... 50 m / s is highly dynamic and does not ensure the stability of the main technological parameters of the process - a given deformation and feed force. Therefore, the technological capabilities of the considered tool are limited as well as the possibility of obtaining the required quality of the treated surface.

Задачей изобретения является создание инструмента для чистовой обработки тел вращения методом пластического деформирования, обеспечивающего постоянство заданного усилия деформирования и величины осевой подачи инструмента. The objective of the invention is to provide a tool for the finishing of bodies of revolution by the method of plastic deformation, ensuring the constancy of a given deformation force and the magnitude of the axial feed of the tool.

Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей инструмента для обработки тел вращения методом пластического деформирования при обеспечении качества обработанной поверхности. The technical result of the invention is the expansion of the technological capabilities of the tool for processing bodies of revolution by plastic deformation while ensuring the quality of the processed surface.

Указанный технический результат достигается тем, что в инструменте для обработки тел вращения методом пластического деформирования, содержащем корпус, снабженный внутренней полостью и деформирующие элементы, во внутренней полости располагаются инерционные узлы для создания усилия деформирования, каждый из которых включает два опорных катка, установленных с помощью подшипников в ползунах, размещенных в радиальных пазах корпуса таким образом, что на каждую пару опорных катков опирается деформирующий элемент, имеющий с ними идентичную форму наружной образующей поверхности и установленный вместе с ними под углом самозатягивания по отношению к оси вращения, кроме того, на корпусе посредством подшипника крепится базирующее устройство, выполненное в виде обоймы, внутренняя поверхность которой охватывает наружное неподвижное кольцо подшипника, а его внутреннее кольцо закреплено на корпусе, при этом внешняя поверхность обоймы снабжена направляющими ребрами, наружная поверхность которых имеет диаметральный размер и форму обработанной поверхности. The specified technical result is achieved by the fact that in the tool for processing bodies of revolution by the method of plastic deformation, comprising a housing provided with an internal cavity and deforming elements, inertia nodes are located in the internal cavity to create a deformation force, each of which includes two support rollers mounted with bearings in the sliders located in the radial grooves of the casing in such a way that a deforming element having identical the shape of the outer forming surface and installed with them at an angle of self-tightening with respect to the axis of rotation, in addition, on the housing by means of a bearing, a basing device is made in the form of a cage, the inner surface of which covers the outer stationary ring of the bearing, and its inner ring is fixed to the housing while the outer surface of the casing is provided with guide ribs, the outer surface of which has a diametrical size and the shape of the machined surface.

Кроме того, опорные катки инерционного узла выполнены составными, внутренняя часть которых изготовлена из металла, обладающего большим удельным весом, а наружная часть изготовлена из стали. In addition, the track rollers of the inertial assembly are made integral, the inner part of which is made of metal having a high specific gravity, and the outer part is made of steel.

Наличие в предлагаемом инструменте инерционных узлов для создания усилия деформирования, каждый из которых включает два опорных катка, на которые опирается деформирующий элемент, имеющий с ними идентичную форму наружной образующей поверхности, причем опорные катки обладают необходимыми расчетные размерами и массой и вращаются вместе с корпусом с заданными окружными скоростями, образует диапазон центробежных сил, обеспечивающих расчетные усилия деформирования для обработки материалов с различными физико-механическими свойствами и микрогеометрическими параметрами. При этом постоянство необходимого усилия деформирования и скорости подачи за счет того, что деформирующий элемент установлен вместе с опорными катками под углом самозатягивания по отношению к оси вращения, создают условия для стабильного процесса пластического деформирования, что является главным фактором обеспечения качества обработанной поверхности, в том числе и глубины упрочненного слоя материала. The presence of inertial nodes in the proposed tool for creating a deformation force, each of which includes two track rollers, on which a deformation element is supported having an identical shape of the outer forming surface with them, the track rollers having the required design dimensions and weights and rotate together with the housing with the given peripheral speeds, forms a range of centrifugal forces that provide the calculated deformation forces for processing materials with various physical and mechanical properties and ikrogeometricheskimi parameters. In this case, the constancy of the required deformation force and feed rate due to the fact that the deforming element is installed together with the track rollers at an angle of self-tightening relative to the axis of rotation, create conditions for a stable process of plastic deformation, which is the main factor in ensuring the quality of the processed surface, including and the depth of the hardened layer of the material.

Конструкция рассматриваемого инструмента позволяет применять деформирующие элементы с оптимальными геометрическими параметрами формы и размеров, посредством которых происходит процесс пластического деформирования, что существенно расширяет технологические возможности инструмента и повышает качество обработанной поверхности, в том числе и глубины упрочненного слоя материала. The design of the tool under consideration allows the use of deforming elements with optimal geometric parameters of shape and size, through which the process of plastic deformation occurs, which significantly expands the technological capabilities of the tool and improves the quality of the processed surface, including the depth of the hardened material layer.

Наличие в предлагаемом инструменте базирующего устройства, установленного на корпусе инструмента посредством подшипника и выполненного в виде обоймы, внутренняя поверхность которой охватывает наружное неподвижное кольцо подшипника, а его внутреннее кольцо закреплено на корпусе, при этом внешняя поверхность обоймы снабжена направляющими ребрами, наружная поверхность которых имеет диаметральный размер и форму обработанной поверхности, позволяет в процессе работы осуществлять его координацию по чистой обработанной поверхности, является дополнительной опорой, придает устойчивость и снижает динамику процесса пластического деформирования, что повышает качество обработанной поверхности. The presence in the proposed tool of a basing device mounted on the tool body by means of a bearing and made in the form of a cage, the inner surface of which covers the outer stationary ring of the bearing, and its inner ring is fixed to the housing, while the outer surface of the cage is provided with guide ribs, the outer surface of which has a diametrical the size and shape of the treated surface, allows during the work to coordinate it on a clean treated surface, being It is an additional support, gives stability and reduces the dynamics of the process of plastic deformation, which increases the quality of the processed surface.

Конструкция инструмента позволяет выполнять опорные катки инерционного узла составными, внутренняя часть которых изготовлена из металла, обладающего большим удельным весом, а наружная часть изготовлена из стали. Это позволяет увеличить массу опорных катков, а следовательно, и центробежные силы, развиваемые инерционными узлами, что ведет к увеличению усилия пластического деформирования, расширяет технологические возможности инструмента и повышает качество обработанной поверхности, в том числе и глубину упрочненного слоя материала. The design of the tool allows you to make the track rollers of the inertial unit composite, the inner part of which is made of metal having a high specific gravity, and the outer part is made of steel. This allows you to increase the mass of the track rollers, and therefore the centrifugal forces developed by inertial nodes, which leads to an increase in the plastic deformation force, expands the technological capabilities of the tool and improves the quality of the machined surface, including the depth of the hardened material layer.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого инструмента в осевом сечении; на фиг. 2 - радиальное сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 показан вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг.1; на фиг. 5 представлена расчетная схема определения усилия деформирования; на фиг. 6 показана графическая зависимость влияния окружной скорости инструмента на величину создаваемого усилия деформирования. In FIG. 1 shows a General view of the proposed tool in axial section; in FIG. 2 - radial section aa in figure 1; in FIG. 3 shows a view B in FIG. 1; in FIG. 4 - view In figure 1; in FIG. 5 is a design diagram for determining the strain force; in FIG. Figure 6 shows a graphical dependence of the influence of the peripheral speed of the tool on the magnitude of the generated deformation force.

Инструмент для обработки тел вращения состоит из корпуса 1 (см. фиг.1), снабженного внутренней полостью 2, где располагаются инерционные узлы 3 (см. фиг. 2) для создания усилия деформирования, каждый из которых включает два опорных катка 4, имеющих необходимые размеры и массу и установленных с помощью подшипников 5 в ползунах 6, размещенных в радиальных пазах 7 корпуса 1 таким образом, что на каждую пару опорных катков 4 опирается деформирующий элемент 8, имеющий с ними идентичную форму наружной образующей поверхности. The tool for processing bodies of revolution consists of a housing 1 (see Fig. 1), equipped with an internal cavity 2, where the inertial nodes 3 (see Fig. 2) are located to create a deformation force, each of which includes two track rollers 4 having the necessary dimensions and weight and installed with bearings 5 in sliders 6, placed in radial grooves 7 of the housing 1 in such a way that for each pair of track rollers 4 a deforming element 8 is supported, having the same shape of the outer forming surface with them.

Наличие инерционных узлов 3 для создания усилия деформирования, элементы которых имеют необходимые геометрические размеры и массу и вращаются вместе с корпусом 1 с заданными окружными скоростями, образует диапазон центробежных сил, обеспечивающих расчетные усилия деформирования для обработки материалов с различными физико-механическими свойствами и микрогеометрическими параметрами. При этом постоянство необходимого усилия деформирования является главным фактором обеспечения качества обработанной поверхности, в том числе и глубины упрочненного слоя материала. The presence of inertial nodes 3 for creating a deformation force, the elements of which have the necessary geometric dimensions and mass and rotate together with the housing 1 at predetermined peripheral speeds, forms a range of centrifugal forces that provide the calculated deformation forces for processing materials with various physical and mechanical properties and microgeometric parameters. At the same time, the constancy of the required deformation effort is the main factor in ensuring the quality of the treated surface, including the depth of the hardened material layer.

В рассматриваемом инструменте направления осей радиальных пазов 7, ползунов 6, опорных катков 4, деформирующих элементов 8 и шпилек 9 совпадают и выполнены под углом самозатягивания α (см. фиг.3) по отношению к оси вращения инструмента. Это обеспечивает постоянство скорости подачи и создает условие для стабильного процесса пластического деформирования, что обеспечивает качество обработанной поверхности. In the tool in question, the directions of the axes of the radial grooves 7, sliders 6, track rollers 4, deforming elements 8 and hairpins 9 coincide and are made at a self-tightening angle α (see Fig. 3) with respect to the axis of rotation of the tool. This ensures a constant feed rate and creates a condition for a stable process of plastic deformation, which ensures the quality of the processed surface.

Шпильки 9 служат для удержания деформирующих элементов 8 от выпадения при неработающем инструменте (см. фиг.1). Кроме того, на корпусе 1 инструмента посредством подшипника 10 крепится базирующее устройство, выполненное в виде обоймы 11, внутренняя поверхность которой охватывает наружное неподвижное кольцо 12 подшипника 10, закрепленного на корпусе 1 посредством внутреннего кольца 13. Внешняя поверхность обоймы 11 снабжена направляющими ребрами 14, наружная поверхность которых имеет диаметральный размер и форму обработанной поверхности (см. фиг. 4). Наличие в предлагаемом инструменте базирующего устройства позволяет в процессе работы осуществлять его координацию по чистовой обработанной поверхности, является дополнительной опорой, придает устойчивость и снижает динамику процесса пластического деформирования, что повышает качество обработанной поверхности. The studs 9 serve to hold the deforming elements 8 from falling out when the tool is not working (see figure 1). In addition, on the tool body 1 by means of the bearing 10, a basing device is mounted in the form of a cage 11, the inner surface of which covers the outer stationary ring 12 of the bearing 10, mounted on the housing 1 by means of the inner ring 13. The outer surface of the cage 11 is provided with guide ribs 14, the outer the surface of which has a diametrical size and shape of the treated surface (see Fig. 4). The presence of the base device in the proposed tool allows it to coordinate on the finished machined surface during operation, is an additional support, gives stability and reduces the dynamics of the plastic deformation process, which improves the quality of the processed surface.

Корпус инструмента имеет также радиальные отверстия 15 для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости в зону пластического деформирования (см. фиг.2). The tool body also has radial holes 15 for supplying a cutting fluid to the plastic deformation zone (see figure 2).

Как видно из фиг.1, 2, опорные катки 4 инерционного узла 3 могут быть выполнены составными, внутренняя часть 16 которых изготовлена из металла, обладающего большим удельным весом, а наружная часть 17 изготовлена из стали. Это позволяет увеличивать массу опорных катков 4, а следовательно, и центробежные силы, развиваемые инерционными узлами 3, что ведет к увеличению усилия пластического деформирования, расширяет технологические возможности инструмента и повышает качество обработанной поверхности, в том числе и глубину упрочненного слоя материала. As can be seen from figure 1, 2, the track rollers 4 of the inertial assembly 3 can be made integral, the inner part 16 of which is made of metal having a high specific gravity, and the outer part 17 is made of steel. This allows you to increase the mass of the track rollers 4, and consequently, the centrifugal forces developed by the inertial nodes 3, which leads to an increase in the force of plastic deformation, extends the technological capabilities of the tool and improves the quality of the machined surface, including the depth of the hardened material layer.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Инструменту сообщается вращение и он вводится в обрабатываемое отверстие детали 18 (см. фиг.1). В результате вращения корпуса 1 вместе с инерционными узлами 3 возникают центробежные силы, развиваемые массами опорных катков 4, установленных с помощью подшипников 5 в ползунах 6, перемещая их вдоль радиальных пазов 7 к периферии корпуса 1 инструмента вместе с деформирующими элементами 8. При этом на деформирующие элементы 8 действуют как центробежные силы, развиваемые их собственной массой, так и центробежные силы двух смежных опорных катков 4, обладающих по сравнению с ними более значительной массой (см. фиг.2). Поэтому деформирующие элементы 8, совершая движение по круговой траектории, внедряются в обрабатываемый материал детали 18 за счет развиваемых центробежных сил инерционных узлов 3 (см. фиг.2), осуществляя пластическое деформирование ее поверхности. Наличие инерционных узлов 3 для создания усилия деформирования, вращающихся с заданными окружными скоростями, образует диапазон центробежных сил, обеспечивающих расчетные усилия деформирования для обработки материалов с различными физико-механическими свойствами и микрогеометрическими параметрами. При этом постоянство необходимого усилия деформирования является главным фактором обеспечения качества обработанной поверхности, в том числе и глубины упрочненного слоя. The tool is informed of the rotation and it is inserted into the machined hole of the part 18 (see figure 1). As a result of the rotation of the housing 1 together with the inertial nodes 3, centrifugal forces arise, developed by the masses of the track rollers 4 installed with bearings 5 in the sliders 6, moving them along the radial grooves 7 to the periphery of the tool body 1 together with deforming elements 8. At the same time, on deforming the elements 8 act as centrifugal forces developed by their own mass, and the centrifugal forces of two adjacent track rollers 4, which have a larger mass compared to them (see figure 2). Therefore, the deforming elements 8, making movement in a circular path, are introduced into the workpiece material 18 due to the developed centrifugal forces of the inertial nodes 3 (see figure 2), plastic deforming its surface. The presence of inertial nodes 3 to create a deformation force rotating at predetermined peripheral speeds forms a range of centrifugal forces that provide the calculated deformation forces for processing materials with various physical and mechanical properties and microgeometric parameters. At the same time, the constancy of the required deformation effort is the main factor in ensuring the quality of the treated surface, including the depth of the hardened layer.

При работе инструмента деформирующие элементы 8, вращаясь с заданной окружной скоростью с инерционными узлами 3 (см. фиг.2), за счет сил трения, возникающих при их контакте с обрабатываемой поверхностью 18 в процессе пластического деформирования, получают вращение вокруг собственной оси. При этом каждый деформирующий элемент 8 опирается на пару опорных катков 4, имеющих с ним идентичную форму наружной образующей поверхности и установленных с помощью подшипников 5 и ползунов 6 в радиальных пазах 7 корпуса 1 (см. фиг. 1) под углом самозатягивания α по отношению к оси вращения. Следовательно, деформирующий элемент 8 в процессе работы инструмента также будет устанавливаться под углом самозатягивания α, осуществляя процесс самоподачи инструмента. Постоянство скорости подачи создает условие для стабильного процесса пластического деформирования, что обеспечивает необходимое качество обработанной поверхности. При работе инструмента шпильки 9 за счет гарантированного зазора не соприкасаются с деформирующими элементами 8. Кроме того, в процессе работы инструмент, перемещаясь в осевом направлении, самоустанавливается (базируется) за счет базирующего устройства, установленного на корпусе 1 инструмента посредством подшипника 10 (см. фиг.1). Базирующее устройство выполнено в виде обоймы 11, внутренняя поверхность которой охватывает наружное невращающееся в процессе работы кольцо 12 подшипника 10. Внутреннее кольцо 13 подшипника 10 закреплено на корпусе 1 и вращается вместе с ним в процессе работы. Внешняя поверхность обоймы 11 снабжена направляющими ребрами 14, наружная поверхность которых имеет диаметральный размер и форму обработанной поверхности (см. фиг.4). When the tool is operating, the deforming elements 8, rotating at a predetermined peripheral speed with inertial nodes 3 (see figure 2), due to the friction forces arising from their contact with the treated surface 18 in the process of plastic deformation, receive rotation around its own axis. In this case, each deforming element 8 is supported by a pair of track rollers 4 having the same shape of the outer forming surface and installed with bearings 5 and sliders 6 in the radial grooves 7 of the housing 1 (see Fig. 1) at a self-tightening angle α with respect to axis of rotation. Therefore, the deforming element 8 during the operation of the tool will also be installed at a self-tightening angle α, carrying out the process of self-feeding the tool. The constancy of the feed rate creates the condition for a stable process of plastic deformation, which ensures the required quality of the processed surface. During the operation of the tool, the studs 9 do not come into contact with the deforming elements 8 due to the guaranteed clearance 8. In addition, in the process of operation, the tool, moving in the axial direction, is self-mounted (based) due to the basing device mounted on the tool body 1 by means of the bearing 10 (see Fig. .1). The base device is made in the form of a holder 11, the inner surface of which covers the outer ring 12 of the bearing 10, which does not rotate during operation. The inner ring 13 of the bearing 10 is fixed to the housing 1 and rotates with it during operation. The outer surface of the cage 11 is provided with guide ribs 14, the outer surface of which has a diametrical size and the shape of the machined surface (see figure 4).

Наличие базирующего устройства позволяет в процессе пластического деформирования осуществлять координацию инструмента по обработанной чистовой поверхности детали. Оно является дополнительной опорой, придает устойчивость и снижает динамику процесса, что повышает качество обработанной поверхности. The presence of a basing device allows during the plastic deformation process to coordinate the tool on the finished finish surface of the part. It is an additional support, gives stability and reduces the dynamics of the process, which improves the quality of the processed surface.

Как было сказано выше, опорные катки 4 инерционного узла 3 могут быть выполнены составными (см. фиг.1, 2), внутренняя часть 16 которых изготовлена из металла, обладающего большим удельным весом, а наружная часть 17 изготовлена из стали. При вращении инерционных узлов 3 составные опорные катки 4 развивают большие центробежные силы, чем цельные опорные катки, выполненные из стали и вращающиеся с той же окружной скоростью. Это позволяет увеличить усилие пластического деформирования, существенно расширяет технологические возможности инструмента и повышает качество обработанной поверхности, в том числе и глубину упрочненного слоя. As mentioned above, the track rollers 4 of the inertial assembly 3 can be made integral (see FIGS. 1, 2), the inner part 16 of which is made of metal having a high specific gravity, and the outer part 17 is made of steel. When the inertial nodes 3 rotate, the composite track rollers 4 develop greater centrifugal forces than solid track rollers made of steel and rotating at the same peripheral speed. This allows you to increase the force of plastic deformation, significantly expands the technological capabilities of the tool and improves the quality of the processed surface, including the depth of the hardened layer.

Для подтверждения принципиальной работоспособности предлагаемой конструкции и выявления диапазона центробежных сил, создаваемых инерционными узлами 3, разработана расчетная схема определения усилий деформирования, показанная на фиг. 5, где введены следующие условные обозначения: φ- угол между двумя смежными деформирующими элементами; η- угол между направлением силы, действующей на деформирующий элемент со стороны опорного катка и хордой, соединяющей центры деформирующих элементов; β- угол между направлением усилия деформирования и хордой, соединяющей центры деформирующего элемента и опорного катка; δ- зазор между опорным катком и диаметром обрабатываемого отверстия; 2f - зазор между смежными опорными катками инерционного узла; d_р - диаметр деформирующих элементов; r_ор - радиус окружности,описываемой центрами деформирующих элементов; d_к - диаметр опорных катков; R₀ - радиус обработанного отверстия детали; r_ок- радиус окружности, описываемой центрами опорных катков; Р_кц - центробежная сила, развиваемая массой опорного катка; Р_к - сила, действующая на деформирующий элемент со стороны опорного катка; Р_рц- центробежная сила, развиваемая массой деформирующего элемента; Р_у - полное усилие деформирования.To confirm the principal operability of the proposed design and to identify the range of centrifugal forces created by inertial units 3, a design scheme for determining the deformation forces shown in FIG. 5, where the following conventions are introduced: φ is the angle between two adjacent deforming elements; η is the angle between the direction of the force acting on the deforming element from the side of the support roller and the chord connecting the centers of the deforming elements; β is the angle between the direction of the deformation force and the chord connecting the centers of the deforming element and the track roller; δ is the gap between the track roller and the diameter of the hole being machined; 2f — clearance between adjacent track rollers of the inertial assembly; d _p - the diameter of the deforming elements; r _op is the radius of the circle described by the centers of the deforming elements; d _to - the diameter of the track rollers; R ₀ is the radius of the machined hole of the part; r _ok - the radius of the circle described by the centers of the track rollers; R _kts - centrifugal force developed by the mass of the track roller; P _to - the force acting on the deforming element from the side of the track roller; R _rc is the centrifugal force developed by the mass of the deforming element; R _y is the total deformation force.

Усилие деформирования, развиваемое инерционными узлами 3, складывается из центробежной силы, развиваемой массой опорного катка

,
и центробежной силы, развиваемой массой деформирующего элемента

где m_к - масса опорного катка; m_p - масса деформирующего элемента; V_к - окружная скорость вращения опорного катка; V_p - окружная скорость вращения деформирующего элемента.The deformation force developed by the inertial units 3 is composed of the centrifugal force developed by the mass of the support roller

,
and centrifugal force developed by the mass of the deforming element

where m _to - the mass of the track roller; m _p is the mass of the deforming element; V _to - peripheral speed of rotation of the track roller; V _p - peripheral speed of rotation of the deforming element.

Полное усилие деформирования определяется из выражения

Примем количество деформирующих элементов пять, размеры деформирующего элемента d_р= 24 мм, длина l=45 мм; размеры несоставного опорного катка из стали d_к= 56 мм, l= 45 мм, тогда при обработке отверстия диаметром 160 мм графическая зависимость величины создаваемого усилия деформирования от скорости вращения инструмента, имеет вид, показанный на фиг. 6.The total deformation force is determined from the expression

We take the number of deforming elements five, the dimensions of the deforming element d _p = 24 mm, length l = 45 mm; the dimensions of the non-integral support roller made of steel are d _k = 56 mm, l = 45 mm; then, when machining a hole with a diameter of 160 mm, the graphical dependence of the magnitude of the generated deformation force on the rotation speed of the tool has the form shown in FIG. 6.

Как видно из графической зависимости, создаваемые центробежные усилия деформирования достаточны для широкого диапазона технологических параметров, обеспечивающих качество обработанной поверхности, а конструкция инструмента является принципиально работоспособной. As can be seen from the graphical dependence, the generated centrifugal deformation forces are sufficient for a wide range of technological parameters that ensure the quality of the processed surface, and the tool design is fundamentally operable.

Следовательно, предлагаемый инструмент для обработки тел вращения методом пластического деформирования обеспечивает постоянство необходимого усилия деформирования и осевой подачи, создает условие для стабильного процесса пластического деформирования при обработке материалов, обладающих различными физико-механическими свойствами и микрогеометрическими параметрами, что расширяет технологические возможности инструмента и обеспечивает качество обработанной поверхности, в том числе и глубины упрочненного слоя материала. Therefore, the proposed tool for processing bodies of revolution by the method of plastic deformation ensures the constancy of the required deformation and axial feed forces, creates a condition for a stable process of plastic deformation during the processing of materials with various physical and mechanical properties and microgeometric parameters, which extends the technological capabilities of the tool and ensures the quality of the processed surface, including the depth of the hardened layer of the material.

Claims

1. A tool for processing bodies of revolution by plastic deformation, comprising a housing provided with an internal cavity and deforming elements, characterized in that inertia are located in the internal cavity to create a deformation force, each of which includes two track rollers mounted with bearings in sliders placed in the radial grooves of the casing in such a way that a deforming element is supported on each pair of track rollers, having the same shape of the outer forming surface with them of the housing and installed with them at an angle of self-tightening with respect to the axis of rotation, in addition, on the housing by means of a bearing, a basing device is made in the form of a cage, the inner surface of which covers the outer movable ring of the bearing, and its inner ring is fixed to the housing, while the outer surface of the cage is provided with guide ribs, the outer surface of which has a diametrical size and the shape of the machined surface.

2. The tool according to claim 1, characterized in that the track rollers of the inertial assembly are made integral, the inner part of which is made of metal having a high specific gravity, and the outer part is made of steel.