RU2275290C1 - Embracing ring for strengthening rolling - Google Patents

Embracing ring for strengthening rolling Download PDF

Info

Publication number
RU2275290C1
RU2275290C1 RU2004131356/02A RU2004131356A RU2275290C1 RU 2275290 C1 RU2275290 C1 RU 2275290C1 RU 2004131356/02 A RU2004131356/02 A RU 2004131356/02A RU 2004131356 A RU2004131356 A RU 2004131356A RU 2275290 C1 RU2275290 C1 RU 2275290C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ring
workpiece
deforming
diameter
rolling
Prior art date
Application number
RU2004131356/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004131356A (en
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
Priority to RU2004131356/02A priority Critical patent/RU2275290C1/en
Publication of RU2004131356A publication Critical patent/RU2004131356A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2275290C1 publication Critical patent/RU2275290C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Turning (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: metal working.
SUBSTANCE: embracing ring comprises deforming member for surface plastic deformation made of a ring with tree-step inner working surface made of the front smoothing cone, strengthening collar, and back cone. The ring is mounted in the bearing for permitting free rotation. The inner diameter of the ring is determined from the formulae proposed.
EFFECT: expanded functional capabilities.
10 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструментам и оснастки для обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) тел вращения типа валов.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to tools and accessories for processing by surface plastic deformation (PPD) of bodies of revolution such as shafts.

Известно устройство, в котором деформирующий элемент для поверхностного пластического деформирования тел вращения типа валов представляет собой охватывающее заготовку кольцо с трехступенчатой внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде расположенных последовательно в направлении продольной подачи, переднего сглаживающего конуса, упрочняющего пояска и заднего конуса [1].A device is known in which the deforming element for the surface plastic deformation of rotational bodies of the shaft type is a ring covering a workpiece with a three-stage internal working surface made in the form of a front smoothing cone, a reinforcing girdle and a rear cone arranged in series in the longitudinal feed direction [1].

Недостатком известного устройства является не высокое качество обрабатываемой поверхности, вызванное большим трением между инструментом и заготовкой, отрицательно влияющее также на износ деформирующего элемента.A disadvantage of the known device is the low quality of the surface being treated, caused by large friction between the tool and the workpiece, which also negatively affects the wear of the deforming element.

Известно трехроликовое приспособление для обкатывания нежестких валов, состоящее из державки с роликами, шарнирно соединенная с корпусом, который крепят на суппорте станка [2]. Приспособление оснащено упрочняющими деформирующими элементами в виде торообразных роликов, например, по ГОСТ 16344-70.Known three-roller device for rolling in non-rigid shafts, consisting of a holder with rollers, pivotally connected to the housing, which is mounted on the support of the machine [2]. The device is equipped with reinforcing deforming elements in the form of toroidal rollers, for example, according to GOST 16344-70.

Недостатком известного приспособления является ограниченность применения, узкая специализация (только для цилиндрических поверхностей) и низкая производительность, при этом для получения высокого качества необходимо создание больших рабочих усилий, а это требует использование роликов с большим радиусом профиля, что отрицательно влияет на массогабаритные параметры и не всегда осуществимо. При этом значительная величина пластической волны, идущей перед деформирующими элементами в виде роликов или шариков, увеличивает вероятность трещинообразования и отслаивания обрабатываемого поверхностного слоя.A disadvantage of the known device is the limited use, narrow specialization (only for cylindrical surfaces) and low productivity, while to obtain high quality it is necessary to create large working forces, and this requires the use of rollers with a large profile radius, which negatively affects the overall dimensions and not always feasible. At the same time, a significant amount of the plastic wave traveling in front of the deforming elements in the form of rollers or balls increases the likelihood of cracking and peeling of the processed surface layer.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей путем обеспечения обработки ППД тел вращения типа валов, а также снижение себестоимости, повышение производительности и улучшение качества изготовления, благодаря использованию деформирующих элементов в виде охватывающих колец с внутренней рабочей поверхностью, состоящей из переднего конуса, упрочняющего пояска и заднего конуса, значительно уменьшающих величину пластической волны, идущей перед деформирующими элементами и вероятность трещинообразования и отслаивания обрабатываемого поверхностного слоя.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities by providing the processing of RPMs of bodies of revolution such as shafts, as well as reducing costs, increasing productivity and improving the quality of production, through the use of deforming elements in the form of spanning rings with an inner working surface consisting of a front cone, a reinforcing belt and a rear cone significantly reducing the magnitude of the plastic wave in front of the deforming elements and the likelihood of cracking and flaking Bani treated surface layer.

Поставленная задача решается предлагаемым деформирующим элементом для поверхностного пластического деформирования тел вращения типа валов, представляющим собой охватывающее заготовку кольцо с трехступенчатой внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде расположенных, соответственно, последовательно в направлении продольной подачи, переднего сглаживающего конуса, упрочняющего пояска и заднего конуса, причем кольцо установлено в подшипнике с возможностью свободного вращения, а его внутренний диаметр определен по формулам:The problem is solved by the proposed deforming element for surface plastic deformation of bodies of revolution such as shafts, which is a ring covering a workpiece with a three-stage internal working surface, made in the form of, respectively, sequentially in the direction of the longitudinal feed, the front smoothing cone, the reinforcing belt and the rear cone, and the ring is installed in the bearing with the possibility of free rotation, and its inner diameter is determined by the formulas:

Dку=(1,1...1,3)Dз,D ku = (1,1 ... 1,3) D s ,

Dку=Dкс-2bD ku = D ks -2b

где Dку - внутренний минимальный диаметр отверстия охватывающего кольца по упрочняющему пояску, мм;where D ku is the inner minimum diameter of the hole of the enclosing ring along the reinforcing belt, mm;

Dкс - внутренний максимальный диаметр отверстия охватывающего кольца по сглаживающему пояску, мм;D cc - the inner maximum diameter of the hole of the enclosing ring along the smoothing belt, mm;

Dз - диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм;D s - the diameter of the workpiece surface, mm;

b - величина, на которую изменяется размер после обработки, мм.b is the value by which the size changes after processing, mm

Сущность конструкции деформирующего элемента поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема обработки поверхностным пластическим деформированием нежесткого вала деформирующими охватывающими кольцами в составе двухкольцевого приспособления для обкатывания на токарном станке, продольный разрез по А-А на фиг.2; на фиг.2 - двухкольцевое приспособление для обкатывания, общий вид справа по Б (повернуто) на фиг.3; на фиг.3 - двухкольцевое приспособление для обкатывания, разрез В-В на фиг.2; на фиг.4 - общий вид сбоку блока (состоящего из двух) державок двухкольцевого приспособления в рабочем положении при обкатывании вала; на фиг.5 - общий вид сбоку блока (состоящего из двух) державок двухкольцевого приспособления в свободном состоянии, без заготовки; на фиг.6 - блок (состоящий из двух) державок двухкольцевого приспособления с указанием направления и места действия сил обкатывания, вид слева на фиг.4; на фиг.7 - блок державок с указанием направления и места действия сил обкатывания, продольный разрез по Г-Г на фиг.6; на фиг.8 - двухкольцевое приспособление, разрез Д-Д на фиг.3.The essence of the design of the deforming element is illustrated by drawings. Figure 1 presents a diagram of the processing of surface plastic deformation of a non-rigid shaft by deforming female rings as part of a two-ring device for rolling on a lathe, a longitudinal section along AA in figure 2; figure 2 is a two-ring device for rolling in, a General view of the right side along B (rotated) in figure 3; figure 3 is a two-ring device for rolling in, section bb in figure 2; figure 4 is a General side view of a block (consisting of two) holders of a double-ring device in the working position when rolling the shaft; figure 5 is a General side view of a block (consisting of two) holders of a double-ring device in a free state, without a workpiece; in Fig.6 is a block (consisting of two) holders of a double-ring device with an indication of the direction and place of action of the rolling forces, left view in Fig.4; in Fig.7 - block holders indicating the direction and place of action of the rolling forces, a longitudinal section along G-G in Fig.6; in Fig.8 - two-ring device, a section DD in Fig.3.

Предлагаемое охватывающее кольцо предназначено для обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) - обкатыванием тел вращения типа валов в составе одно- и многокольцевых приспособлений.The proposed female ring is intended for processing by surface plastic deformation (PPD) - by rolling in bodies of revolution such as shafts as part of single and multi-ring devices.

Особенности устройства и работы кольца рассмотрим на примере двухкольцевого приспособления для обкатывания, приведенное на фиг.1-10. Двухкольцевое приспособление содержит корпус 1 сварной конструкции, с помощью которого его крепят, например, на суппорте токарного станка. В корпусе можно различить: полдиска 2, расположенного вертикально, две взаимно перпендикулярные горизонтальные планки 3 для закрепления корпуса в резцедержателе суппорта (не показаны) и ребра жесткости 4.The features of the device and the operation of the ring, we consider the example of a two-ring device for rolling, shown in figure 1-10. The double-ring device comprises a body 1 of a welded structure, with which it is mounted, for example, on a support of a lathe. In the housing you can distinguish: half disk 2, located vertically, two mutually perpendicular horizontal strips 3 for fixing the housing in the tool holder of the caliper (not shown) and stiffeners 4.

Поверхностное пластическое деформирование осуществляется свободно вращающимися деформирующими элементами в виде охватывающих колец 5 в количестве не менее двух, которые на подшипниках 6 смонтированы в центральных отверстиях державок 7. Державки 7 (по количеству, равное количеству деформирующих колец - блок державок) свободно контактируют друг с другом своими торцовыми поверхностями, при этом в периферийных диаметрально противоположных пазах 8 державок расположены общие на все державки две пружины сжатия 9, создающие необходимое усилие обкатывания Ро. Пружины сжатия 9 установлены в пазах 8 на планках 10, являющимися опорными площадками для пружин и одновременно ограничителями поперечных перемещений державок 7, совершаемых под действием пружин 9, при смене обрабатываемых заготовок и удалении их из зоны обкатывания двухкольцевого приспособления (фиг.5).Surface plastic deformation is carried out by freely rotating deforming elements in the form of covering rings 5 in an amount of at least two, which are mounted on bearings 6 in the central holes of the holders 7. The holders 7 (in the amount equal to the number of deforming rings — the holder block) freely contact each other with their end surfaces, while in the peripheral diametrically opposite grooves 8 of the holders there are two compression springs 9 common to all the holders, creating the necessary force rolling in P about . Compression springs 9 are installed in the grooves 8 on the strips 10, which are the supporting platforms for the springs and at the same time limiters of the lateral movements of the holders 7, made under the action of the springs 9, when changing the workpieces and removing them from the rolling zone of the double-ring device (Fig. 5).

Блок державок 7 подвижно установлен в корпусе 1 с помощью двух дисков 11 и 12. Диски 11 и 12 имеют центральные отверстия для свободного прохождения обрабатываемой заготовки. Диск 11 жестко соединен с полудиском 2 корпуса 1 винтами 13, а другой диск 12 жестко крепится к торцу диска 11 с помощью распорных втулок 14 и винтов 15. Между дисками 11 и 12 по скользящей посадке (H7/h6) с зазором свободно установлен блок державок 7 с помощью растяжек в виде пружин растяжения 16. Пружины 16 одним концом закреплены на державках 7, а другим - закреплены на распорных втулках 14. Пружинные растяжки могут быть установлены как на каждой державке, так и на какой-то одной, ввиду того, что все державки объединены в блок пружинами сжатия 9.The holder block 7 is movably mounted in the housing 1 using two disks 11 and 12. The disks 11 and 12 have central openings for free passage of the workpiece. The disk 11 is rigidly connected to the half-disk 2 of the housing 1 by screws 13, and the other disk 12 is rigidly attached to the end of the disk 11 with the spacer sleeves 14 and screws 15. Between the disks 11 and 12 along the sliding fit (H7 / h6) with a gap, the holder block is freely installed 7 with the help of extensions in the form of tension springs 16. The springs 16 are fixed at one end to the holders 7 and the other are fixed to the spacer sleeves 14. Spring extensions can be installed on each holder, or on one, due to the fact that all holders are combined into a block by compression springs 9.

Сборку двухкольцевого приспособления осуществляют в следующей последовательности. К корпусу 1, сваренному из отдельных элементов: полудиска 2, планок 3 и ребер жесткости 4, крепится винтами 13 диск 11. Отдельно собирается блок державок 7. Сборка блока державок 7 заключается в установлении в каждую державку 7 подшипника 6 и деформирующего элемента - кольца 5 и их соединение в блок с помощью установки пружин сжатия 9, которые в сжатом состоянии вставляются в периферийные пазы 8 державок 7, и закрепление растяжек - пружин 16.The assembly of the two-ring device is carried out in the following sequence. To the housing 1, welded from separate elements: half-disk 2, straps 3 and stiffeners 4, screws 13 are attached by screws 13. The holder block 7 is separately assembled. The assembly of the holder 7 assembly consists in installing a bearing 6 in each holder 7 and a deforming element - ring 5 and their connection in the unit by installing compression springs 9, which are compressed into the peripheral grooves 8 of the holders 7, and the fixing of the stretch marks - springs 16.

Заканчивается общая сборка двухкольцевого приспособления установкой диска 12 и крепление его с помощью роликов 14 винтами 15, с предварительной установкой между дисками 11 и 12 блока державок 7 в сборе, при этом производится натяжение, закрепление пружин 16 на роликах 14 и постановка планок 25 с винтами 24.The general assembly of the two-ring device is completed by installing the disk 12 and fixing it with the help of the rollers 14 with screws 15, with the preliminary installation between the disks 11 and 12 of the holder block 7 assembly, the tension is made, the springs 16 are fixed on the rollers 14 and the brackets 25 with the screws 24 .

По окончании сборки производится проверка и при необходимости регулировка зазоров между дисками 11 и 12 и блоком державок 7 путем установки шайб (не показаны) между роликами 14 и диском 11 с целью свободного без люфта поперечного смещения блока державок 7 относительно дисков 11 и 12.At the end of the assembly, a check is made and, if necessary, adjustment of the gaps between the disks 11 and 12 and the holder block 7 by installing washers (not shown) between the rollers 14 and the disk 11 with the aim of free lateral displacement of the holder block 7 relative to the disks 11 and 12 without backlash.

Работа двухкольцевого приспособления заключается в следующем.The work of a two-ring device is as follows.

При финишной обработке поверхностным пластическим деформированием обкатыванием вал 17, прошедший предварительную, например, токарную обработку, закрепляют в патроне 18 шпинделя 19 передней бабки 20, подводят двухкольцевое приспособление, вводят свободный конец заготовки вала в отверстие приспособления и поджимают центром 21 задней бабки 22. Определенные трудности представляет собой введение заготовки в отверстие двухкольцевого приспособления. Так как отверстие, образованное деформирующими кольцами соседних державок, находящихся в свободном состоянии, будет меньше обрабатываемого диаметра заготовки, необходимо радиально разводить державки, преодолевая сопротивление пружин сжатия 9. Развод державок 7 можно осуществить несколькими способами: за счет продольной подачи и принудительного развода державок благодаря фаски 23, имеющейся на заготовке, специальным рычажным инструментом в виде ножниц (не показаны) или способом, показанным на фиг.8, при котором поперечное смещение державок 7 осуществляют регулировочными винтами 24, установленными против соответствующих державок, путем ввинчивания их в планки 25, которые закреплены в пазах дисков 11 и 12.When finishing surface plastic deformation by rolling in, the shaft 17, which has undergone preliminary, for example, turning, is fixed in the chuck 18 of the spindle 19 of the headstock 20, a two-ring device is brought in, the free end of the shaft blank is inserted into the hole of the tool, and the center 21 of the tailstock 22 is pressed. Certain difficulties represents the introduction of the workpiece into the hole of the two-ring device. Since the hole formed by the deforming rings of adjacent free-standing holders will be smaller than the workpiece diameter to be machined, it is necessary to radially spread the holders, overcoming the resistance of the compression springs 9. The holders 7 can be pulled apart in several ways: due to the longitudinal feed and forced separation of the holders due to the chamfer 23, available on the workpiece, with a special lever tool in the form of scissors (not shown) or the method shown in Fig. 8, in which the lateral displacement is held c 7 is performed by adjusting screws 24 set against the respective holders, by screwing them into strips 25 which are secured in the slots 11 and the disc 12.

Обрабатываемому валу сообщают вращательное движение Vз. Скорость вращения заготовки задают в зависимости от требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость составляет 30...150 м/мин.The processed shaft is informed of a rotational motion V s . The speed of rotation of the workpiece is set depending on the required performance, design features of the workpiece and equipment. Usually the speed is 30 ... 150 m / min.

Двухкольцевому приспособлению сообщают продольную подачу Sпр в одну сторону. Оптимальную подачу

Figure 00000002
определяют по формуле:
Figure 00000003
,Double ring device report longitudinal feed S straight in one direction. Optimum feed
Figure 00000002
determined by the formula:
Figure 00000003
,

где k - число деформирующих элементов; Sэ - подача на один деформирующий элемент принимается для деформирующих охватывающих колец, представляющих собой в сечении - тор с радиусом Rу по внутренней поверхности (фиг.9).where k is the number of deforming elements; S e - supply to one deforming element is adopted for deforming covering rings, which are in cross section - a torus with radius R y on the inner surface (Fig.9).

Наличие упругого элемента 9 обеспечивает постоянное усилие обкатывания в любой точке обрабатываемой поверхности. Установка требуемого усилия обкатывания осуществляется сменой пружин сжатия 9.The presence of the elastic element 9 provides a constant rolling force at any point on the surface to be treated. Setting the required breaking-in force is carried out by changing the compression springs 9.

У двухкольцевого приспособления кольца смещены по оси относительно друг друга, что обеспечивает лучшее качество обработки [1].In a two-ring fixture, the rings are offset along the axis relative to each other, which ensures better processing quality [1].

Применение в качестве деформирующего элемента охватывающего кольца позволяет вести обработку с улучшенной шероховатостью и качеством и с большей производительностью благодаря следующему. При рассмотрении формы и размеров контакта деформирующего кольца с обрабатываемой заготовкой (фиг.10), можно отметить, что он происходит по некоторой площади, значительно большей, чем при обкатывании традиционными роликами или шариками, при этом изменяется форма границы внесилового деформирования, а именно, деформирующая поверхность кольца является охватывающей и близкой по геометрическим параметрам к обрабатываемой поверхности вала. Это позволяет не допускать появление поперечной пластической волны, показанной на фиг.10, идущей перед контактом с деформирующим элементом в поперечном направлении, что уменьшает вероятность трещинообразования и отслаивания обработанного поверхностного слоя.The use of a female ring as a deforming element allows processing with improved roughness and quality and with greater productivity due to the following. When considering the shape and size of the contact of the deforming ring with the workpiece (Fig. 10), it can be noted that it occurs over a certain area, much larger than when it is rolled around with traditional rollers or balls, and the shape of the boundary of the non-force deformation changes, namely, the deforming the surface of the ring is enveloping and close in geometric parameters to the machined surface of the shaft. This allows you to prevent the appearance of a transverse plastic wave, shown in figure 10, going in front of the contact with the deforming element in the transverse direction, which reduces the likelihood of cracking and peeling of the treated surface layer.

Внутренняя рабочая поверхность охватывающего заготовку кольца выполнена трехступенчатой, где каждая ступень представляет собой:The inner working surface of the ring covering the workpiece is made of a three-stage, where each step is:

первая ступень - передний сглаживающий конус высотой Вс, диаметром Dкс и углом конусности αс=4...7°, назначение которого не допускать появление пластической волны (схематично показанной на фиг.9), идущей перед контактом заготовки с упрочняющим пояском деформирующего элемента в направлении продольной подачи, что уменьшает вероятность трещинообразования и отслаивания обработанного поверхностного слоя;the first step is a front smoothing cone with a height of B s , diameter D kc and a taper angle α c = 4 ... 7 °, the purpose of which is to prevent the appearance of a plastic wave (schematically shown in Fig. 9), going in front of the contact of the workpiece with a reinforcing belt deforming element in the direction of the longitudinal feed, which reduces the likelihood of cracking and peeling of the treated surface layer;

вторая ступень - рабочий профиль для упрочняющей обработки, который со стороны переднего сглаживающего конуса имеет форму тора с радиусом профиля Rу, плавно переходящий в цилиндрический поясок высотой Ву диаметром Dку;the second stage is a working profile for hardening processing, which from the front smoothing cone has the shape of a torus with a profile radius R y , smoothly turning into a cylindrical girdle with a height B y and a diameter D k ;

третья ступень - задний конус высотой Вос диаметром Dку и обратным углом конусности αо=1...3°, назначение которого не допускать появление остаточной пластической волны, идущей после контакта деформирующего элемента с заготовкой, что улучшает шероховатость обработанной поверхности.the third step is a rear cone with a height B os diameter D ku and a reverse taper angle α о = 1 ... 3 °, the purpose of which is to prevent the appearance of a residual plastic wave coming after the deforming element contacts the workpiece, which improves the surface roughness.

Ступени кольца расположены последовательно в направлении продольной подачи, причем внутренний рабочий диаметр отверстия кольца зависит от диаметра обрабатываемой заготовки и определяется по формуле:The steps of the ring are arranged sequentially in the direction of longitudinal feed, and the inner working diameter of the hole of the ring depends on the diameter of the workpiece and is determined by the formula:

Dку=(1,1...1,3)Dз.D ku = (1,1 ... 1,3) D s .

Внутренний минимальный диаметр отверстия охватывающего кольца по упрочняющему пояску связан с внутренним максимальным диаметром отверстия охватывающего кольца по сглаживающему пояску следующим соотношением: Dку=Dкс-2bThe inner minimum diameter of the opening of the enclosing ring along the reinforcing belt is related to the internal maximum diameter of the opening of the enclosing ring along the smoothing belt by the following relation: D ku = D ks -2b

где Dку - внутренний минимальный диаметр отверстия охватывающего кольца по упрочняющему пояску, мм;where D ku is the inner minimum diameter of the hole of the enclosing ring along the reinforcing belt, mm;

Dкс - внутренний максимальный диаметр отверстия охватывающего кольца по сглаживающему пояску, мм;D cc - the inner maximum diameter of the hole of the enclosing ring along the smoothing belt, mm;

Dз - диаметр обрабатываемой поверхности заготовки;D s - the diameter of the workpiece surface;

b - величина, на которую изменяется размер после обработки, мм.b is the value by which the size changes after processing, mm

Предлагаемое кольцо, как отмечалось выше, по наружной поверхности установлено в подшипнике и имеет возможность свободного вращения, а заданные результаты достигаются за один рабочий проход в одном направлении.The proposed ring, as noted above, on the outer surface is installed in the bearing and has the possibility of free rotation, and the desired results are achieved in one working passage in one direction.

Сочетание торообразной и цилиндрической частей во второй ступени кольца (Rу=5...200 мм; Dку=40...200 мм) позволяет добиться высоких требований к шероховатости обработанной поверхности.The combination of toroidal and cylindrical parts in the second stage of the ring (R y = 5 ... 200 mm; D ku = 40 ... 200 mm) allows us to achieve high demands on the roughness of the treated surface.

Производительность процесса обкатывания определяется радиусом профиля Rу и высотой Bу цилиндрического пояска кольца. Кольца с большими радиусом профиля Rу и высотой Bу позволяют вести обработку с большой подачей (до 2,5 мм/об), однако в этом случае для получения высокого качества поверхности необходимо создавать большие рабочие усилия. От значения допустимого рабочего усилия зависят параметры кольца. Чем больше высота Bу цилиндрического пояска, тем больше может быть подача. При обработке массивных деталей на крупных станках поясок Bу следует делать более широким (более 12...15 мм), так как обработать такие детали на большой частоте вращения довольно сложно, а большая подача может быть применена с успехом. Для обработки деталей меньшей жесткости, когда усилие обкатывания не должно быть большим, применяют кольца с пояском шириной 2...5 мм. Установка колец с цилиндрическим пояском на станках затруднительна. Для обеспечения их правильного положения применяют специальные приспособления (пример одного из них см. на фиг.1-10) с самоустанавливающимися устройствами. Высота пояска Bу в этом случае равна 15...40 мм, подача - 5...15 мм/об. Кольца изготовляют из сталей: легированных ШХ17, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, углеродистых инструментальных У10А, У12А, быстрорежущих Р6М5, Р9, твердого сплава ВК8. Твердость рабочей поверхности колец из сталей HRC 62...65. Параметр шероховатости поверхности рабочего профиля Ra=0,32 мкм.The performance of the rolling process is determined by the radius of the profile R y and the height B of the cylindrical belt ring. Rings with a large profile radius R y and a height B y allow machining with a high feed rate (up to 2.5 mm / rev), however, in this case, to obtain a high surface quality it is necessary to create large working forces. The ring parameters depend on the value of the permissible working force. The greater the height B of the cylindrical girdle, the greater the feed rate. In the treatment of massive parts on large machine tools belt B have to do more extensive (more than 12 ... 15 mm) as well as how to handle such details to the big speeds is quite difficult, and a large supply can be applied with success. For processing parts of less rigidity, when the rolling force should not be large, apply rings with a belt with a width of 2 ... 5 mm. The installation of rings with a cylindrical belt on the machines is difficult. To ensure their correct position, special devices are used (for an example of one of them, see Figs. 1-10) with self-aligning devices. The height of the belt B y in this case is 15 ... 40 mm, the feed is 5 ... 15 mm / rev. Rings are made of steel: alloyed ShKh17, KhVG, 9Kh, 5KhNM, carbon tool U10A, U12A, high-speed R6M5, P9, VK8 hard alloy. Hardness of the working surface of rings made of HRC 62 ... 65 steel. The parameter of the surface roughness of the working profile R a = 0.32 μm.

При переходе на обработку другого типоразмера вала в приспособлении достаточно заменить блок державок и деформирующие элементы.When switching to processing another shaft size in the fixture, it is enough to replace the holder block and deforming elements.

Пример. Обрабатывался обкатыванием нежесткий вал, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина рабочей части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения вала - D=27-0,05 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207...228, масса - 5,8 кг. Предварительная обработка точением и финишная обработка обкатыванием проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20, окружная скорость заготовки - vз=84,78 м/мин (1,41 м/с), nз=1000 об/мин, продольную подачу

Figure 00000002
определяли по формуле
Figure 00000004
и принимали
Figure 00000005
, где k=2 - количество деформирующих колец в инструменте, высота деформирующих колец - 12 мм, высота упрочняющего пояска Bу=4 мм. Усилие обкатывания составляло около ≈1700 Н, глубина наклепанного слоя находилась в пределах 0,15...0,20 мм; величина, на которую изменился размер после обкатки - 0,01...0,02 мм; смазывающе-охлаждающей жидкостью при обкатывании служил сульфофрезол (5%-ная эмульсия).Example. A non-rigid shaft was machined by rolling, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the working part - 1208 mm, diameter of the shaft cross section - D = 27 -0.05 mm, roughness R a = 0.4 μm; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207 ... 228, weight - 5.8 kg. Preliminary processing by turning and finishing processing by rolling was carried out on a mod screw-cutting lathe. 16K20, the peripheral speed of the workpiece - v s = 84.78 m / min (1.41 m / s), n s = 1000 rpm, longitudinal feed
Figure 00000002
determined by the formula
Figure 00000004
and took
Figure 00000005
where k = 2 is the number of deforming rings in the tool, the height of the deforming rings is 12 mm, the height of the reinforcing belt B y = 4 mm. The breaking-in force was about ≈1700 N, the depth of the riveted layer was in the range 0.15 ... 0.20 mm; the size by which the size has changed after running-in - 0.01 ... 0.02 mm; Sulfofresol (5% emulsion) served as a lubricant-cooling fluid during the run-in.

Требуемая шероховатость и точность поверхности была достигнута через Тм=3,15 мин (против

Figure 00000006
мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки с последующим полированием абразивной лентой ЛВТ 2200х55 Э4, 5-8-10 ГОСТ 12439-79 на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. При контроле партии обработанных валов в количестве 10 шт. брак не обнаружен.The required surface roughness and accuracy was achieved after T m = 3.15 min (against
Figure 00000006
min according to the basic version with traditional grinding using a grinding head followed by polishing with an abrasive belt ЛВТ 2200х55 Э4, 5-8-10 GOST 12439-79 on a lathe 1K62 at AO Livhydromash). The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68. When controlling a batch of processed shafts in the amount of 10 pcs. marriage not found.

Достоинствами предлагаемых деформирующих охватывающих колец для обкатывания тел вращения являются:The advantages of the proposed deforming covering rings for rolling in bodies of revolution are:

- возможность обкатывания нежестких заготовок с повышением точности обработки (на 10...20%) за счет жесткой конструкции деформирующих элементов (отклонение формы не более 10...30 мкм);- the ability to run in non-rigid workpieces with an increase in machining accuracy (by 10 ... 20%) due to the rigid design of deforming elements (shape deviation no more than 10 ... 30 microns);

- вести обкатывание на максимальных подачах по сравнению с известными деформирующими элементами;- run in at maximum feeds in comparison with known deforming elements;

- уменьшение погрешности предшествующей обработки;- reduction of the error of the previous processing;

- увеличение пятна контакта, за счет чего достигается более высокое качество обработки;- an increase in the contact spot, due to which a higher quality of processing is achieved;

- образовать определенные макро- и микрогеометрические формы обработанной поверхности, уменьшить параметры шероховатости - сглаживать поверхности, изменять структуру материала - поверхностный наклеп и создавать определенное напряженное состояние, благоприятно действующие на износостойкость.- to form certain macro- and microgeometric forms of the treated surface, reduce roughness parameters - smooth surfaces, change the structure of the material - surface hardening and create a certain stress state, favorably affecting wear resistance.

Благодаря использованию в качестве деформирующих элементов охватывающих колец значительно уменьшается величина пластической волны, идущая перед деформирующими элементами, и сводится на нет вероятность трещинообразования и отслаивания обрабатываемого поверхностного слоя, а использование того же станка, на котором производилась предварительная обработка поверхности заготовки, расширяет технологические возможности обработки ППД нежестких и эксцентричных валов, а также снижает себестоимость обработки, повышает производительность и улучшает качество изготовления.Thanks to the use of enveloping rings as deforming elements, the amount of plastic wave in front of the deforming elements is significantly reduced, and the likelihood of cracking and peeling of the processed surface layer is negated, and the use of the same machine on which the workpiece surface was pre-treated extends the technological capabilities of processing PPD non-rigid and eccentric shafts, and also reduces the cost of processing, increases productivity It improves the workmanship.

Предлагаемый деформирующий инструмент для заготовок тел вращения типа валов отличается простотой в реализации, не сложен по конструкции и надежен в эксплуатации. Получаемый на поверхности заготовки структурный слой обладает повышенной твердостью и, соответственно, износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению.The proposed deforming tool for blanks of bodies of revolution such as shafts is simple to implement, not complicated in design and reliable in operation. The structural layer obtained on the surface of the workpiece has increased hardness and, accordingly, wear resistance and resistance to fatigue failure.

Использование кольцевого охватывающего деформирующего инструмента позволяет повысить производительность обработки в 1,5...2,0 раза и обеспечить высокую точность и качество.The use of an annular female deforming tool allows to increase the processing productivity by 1.5 ... 2.0 times and to ensure high accuracy and quality.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. SU 1764971 А, В 24 В 39/04. Устройство для протягивания деталей. 30.09.1992 - прототип.1. A.S. SU 1764971 A, B 24 V 39/04. Device for pulling parts. 09/30/1992 - a prototype.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. С.387-389, рис.6, табл.3.2. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M .: Mechanical Engineering, 1985. S.387-389, Fig. 6, Table 3.

Claims (1)

Деформирующий элемент для поверхностного пластического деформирования тел вращения типа валов, представляющий собой охватывающее заготовку кольцо с трехступенчатой внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде расположенных, соответственно, последовательно в направлении продольной подачи переднего сглаживающего конуса, упрочняющего пояска и заднего конуса, отличающийся тем, что кольцо установлено в подшипнике с возможностью свободного вращения, а его внутренний диаметр определен по формуламA deforming element for surface plastic deformation of bodies of revolution such as shafts, which is a ring enclosing a workpiece with a three-stage internal working surface made in the form of, respectively, sequentially in the direction of the longitudinal supply of the front smoothing cone, the reinforcing belt and the rear cone, characterized in that the ring is installed in the bearing with the possibility of free rotation, and its inner diameter is determined by the formulas Dку=(1,1...1,3)Dз;D ku = (1.1 ... 1.3) D s ; Dку=Dкс-2b,D ku = D ks -2b, где Dку - внутренний минимальный диаметр отверстия охватывающего кольца по упрочняющему пояску, мм;where D ku is the inner minimum diameter of the hole of the enclosing ring along the reinforcing belt, mm; Dкс - внутренний максимальный диаметр отверстия охватывающего кольца по сглаживающему пояску, мм;D cc - the inner maximum diameter of the hole of the enclosing ring along the smoothing belt, mm; Dз - диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм;D s - the diameter of the workpiece surface, mm; b - величина, на которую изменяется размер после обработки, ммb is the value by which the size changes after processing, mm
RU2004131356/02A 2004-10-26 2004-10-26 Embracing ring for strengthening rolling RU2275290C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131356/02A RU2275290C1 (en) 2004-10-26 2004-10-26 Embracing ring for strengthening rolling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131356/02A RU2275290C1 (en) 2004-10-26 2004-10-26 Embracing ring for strengthening rolling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004131356A RU2004131356A (en) 2006-04-10
RU2275290C1 true RU2275290C1 (en) 2006-04-27

Family

ID=36458631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004131356/02A RU2275290C1 (en) 2004-10-26 2004-10-26 Embracing ring for strengthening rolling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2275290C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004131356A (en) 2006-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4575899B2 (en) Dimple forming burnishing tool and machining method
JP2008023596A (en) Method for processing minute concave portion
US4044508A (en) Adjustable honing template
RU2275290C1 (en) Embracing ring for strengthening rolling
JP2008246590A (en) Burnishing tool for flat surface and burnishing method
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2720332C1 (en) Sheeting rolling tool
CN111940994A (en) Inner hole rolling tool
RU2414981C1 (en) Method of circular spinning by ring tool
RU2275289C1 (en) Method of surface plastic deformation of embracing rings
RU2297317C1 (en) Method of the multi-component shafts rolling
RU2268135C1 (en) Non-rigid screw rolling-out method
RU2275288C1 (en) Embracing deforming tool
RU2268134C1 (en) Floating apparatus for rolling-out non-rigid screws
RU2393039C1 (en) Device for rotary burnishing of cylindrical shells
JP4431244B2 (en) Method for machining dynamic pressure generating groove in hydrodynamic bearing
RU2430826C2 (en) Device for surface plastic deformation
RU2411099C1 (en) Embracing spinning device
RU2405667C1 (en) Combined tool for bore machining
RU2411100C1 (en) Embracing spinning ring-shaped tool
RU2325261C2 (en) Combined method for grinding and surface plastic deformation
RU2317885C1 (en) Arrangement for surface plastic deformation of the spherical surfaces of ball pins
RU2259909C1 (en) Method for rolling around non-rigid and eccentric shafts
RU2319595C1 (en) Combination apparatus for grinding and surface plastic deforming
RU2303515C1 (en) Strengthening head provided with elastic tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061027