RU2282529C1 - Oscillating combination type tool - Google Patents
Oscillating combination type tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282529C1 RU2282529C1 RU2005101026/02A RU2005101026A RU2282529C1 RU 2282529 C1 RU2282529 C1 RU 2282529C1 RU 2005101026/02 A RU2005101026/02 A RU 2005101026/02A RU 2005101026 A RU2005101026 A RU 2005101026A RU 2282529 C1 RU2282529 C1 RU 2282529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- balls
- tool
- working
- surface hardening
- friction surface
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к комбинированной обработке фрикционным поверхностным упрочнением металлов и поверхностно-пластическим ударно-импульсным деформированием и может быть использовано для чистовой, отделочной обработки поверхностей, подверженных интенсивному износу, стальных и чугунных прецизионных деталей машин.The invention relates to a combined treatment of friction surface hardening of metals and surface-plastic shock-pulse deformation and can be used for finishing, finishing processing of surfaces subject to intense wear, steel and cast iron precision machine parts.
Известен комбинированный инструмент, содержащий шлифовальный круг с элементами его крепления на оправке и соосно установленное с ним устройство для обработки металлических поверхностей шариками [1].Known combination tool containing a grinding wheel with elements of its attachment to the mandrel and coaxially mounted with it a device for processing metal surfaces with balls [1].
Недостатками известного комбинированного инструмента являются: необходимость применения дополнительной операции поверхностного упрочнения, например, закалка токами высокой частоты (ТВЧ), цементация и закалка в газовых печах и т.п. Это требует дополнительного дорогостоящего оборудования, средств и времени; снижает производительность, точность и качество процесса обработки.The disadvantages of the known combined tool are: the need for an additional surface hardening operation, for example, quenching by high frequency currents (HFC), cementation and quenching in gas furnaces, etc. This requires additional expensive equipment, tools and time; reduces the productivity, accuracy and quality of the processing process.
Задача изобретения - расширение технологических возможностей инструмента путем обеспечения периодического, совмещенного и последовательного воздействия на обрабатываемую плоскую и поверхности вращения фрикционным поверхностным упрочнением перед импульсно-ударным пластическим деформированием с аксиально-смещенной рабочей поверхностью, позволяющие улучшить качество и точность, снизить трудоемкость обработки и расход инструмента и увеличить производительность, а также шумопоглощение, снижение износа шариков, снижение потерь мощности привода.The objective of the invention is the expansion of the technological capabilities of the tool by providing periodic, combined and sequential effects on the machined flat and rotating surfaces by friction surface hardening before impulse-impact plastic deformation with axially-shifted working surface, which allows to improve the quality and accuracy, reduce the complexity of processing and tool consumption and increase productivity, as well as noise absorption, reduced ball wear, reduced power losses spines of the drive.
Это достигается с помощью предлагаемого осциллирующего комбинированного инструмента, расположенного под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, и содержащий оправку, расположенные попарно с торцов комбинированного инструмента косые шайбы, и устройство для обработки металлических поверхностей шариками с элементами крепления его на оправке, выполненное с левой и правой крышками, соединенными по периферии упругой обечайкой с гнездами под шарики, размещенным между упомянутыми крышками набором из проставочных шайб, суммарная высота которых не менее высоты упругой обечайки, причем каждое гнездо под шарики выполнено в виде трубки с завальцованными торцами, в которой установлен с возможностью свободного перемещения шарик, причем он снабжен устройством для фрикционного поверхностного упрочнения, установленным на оправке соосно с устройством для обработки металлических поверхностей шариками, и установленной между ними шайбой-прокладкой, при этом устройство для фрикционного поверхностного упрочнения выполнено в виде диска из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на его периферии, установленного с помощью косых шайб и шайбы-прокладки под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, а острый угол наклона α определяется по формуле:This is achieved using the proposed oscillating combination tool located at an acute angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation, and containing a mandrel located in pairs from the ends of the combined tool oblique washers, and a device for treating metal surfaces with balls with its fastening elements on the mandrel, made with left and right covers, connected on the periphery by an elastic shell with nests for balls placed between the said covers by a set of spacer washers, the mmar height of which is not less than the height of the elastic shell, with each nest for balls made in the form of a tube with rolled ends, in which the ball is mounted with free movement, and it is equipped with a device for friction surface hardening mounted on a mandrel coaxially with a device for processing metal surfaces balls, and a spacer washer installed between them, while the device for friction surface hardening is made in the form of a disk made of a material with a low coefficient thermal conductivity and with a working surface on its periphery, installed using oblique washers and washers-spacers at an acute angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation, and the acute angle of inclination α is determined by the formula:
arctg(Вуд/D)≥α≥arctg(Вфр/D),arctg (V beats / D) ≥α≥arctg (V fr / D),
где Вуд - высота упругой обечайки с шариками, мм;where In beats - the height of the elastic shell with balls, mm;
D - наружный диаметр инструмента, мм;D is the outer diameter of the tool, mm;
α - острый угол наклона инструмента к плоскости, перпендикулярной оси вращения, град;α is the acute angle of inclination of the tool to a plane perpendicular to the axis of rotation, deg;
Вфр - высота диска устройства для фрикционного поверхностного упрочнения.In FR - the height of the disk device for friction surface hardening.
На фиг.1 изображена конструкция предлагаемого осциллирующего комбинированного инструмента, повернутого на максимальный угол α; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - более технологичный для сборки вариант конструкции правой крышки; на фиг.4 - конструкция предлагаемого комбинированного инструмента, повернутого на минимальный угол α=0.Figure 1 shows the design of the proposed oscillating combination tool, rotated by a maximum angle α; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - more technologically advanced for assembly version of the design of the right cover; figure 4 - design of the proposed combined tool, rotated by a minimum angle α = 0.
Предлагаемый комбинированный инструмент содержит диск 1 для фрикционного поверхностного упрочнения с элементами его крепления на оправке 2 и соосно установленное с ним устройство 3 для обработки металлических поверхностей шариками.The proposed combined tool contains a
Элементы крепления инструмента выполнены в виде косых шайб 4 в количестве четырех штук по две с каждого торца комбинированного инструмента для обеспечения аксиально-смещенного режущего слоя путем установки диска 1 и устройства 3 под углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси, с возможностью плавного регулирования амплитуды осцилляции путем изменения угла наклона диска 1 и устройства 3. Проставочная шайба-прокладка 5 и гайка 6 являются также элементами крепления и служат для надежной установки составляющих комбинированного инструмента на оправке 2.The fastening elements of the tool are made in the form of
Устройство 3 для обработки металлических поверхностей шариками содержит левую 7 и правую 8 крышки, по периферии соединенных упругой обечайкой 9, в которой выполнены гнезда под шарики 10, причем каждое гнездо состоит из трубки 11 с завальцованными торцами, в которой свободно перемещается шарик 10.The
Для обеспечения состояния "разжима" упругой обечайки 9, которая присоединена известными способами, например, вулканизацией, к торцам крышек 7 и 8, между крышками размещен набор из проставочных шайб 12, суммарная высота которых не менее высоты упругой обечайки 9.To ensure the state of "expansion" of the
Для снижения потерь мощности привода, а также уменьшения износа гнезд 11 и шариков 10, ось 13 каждого гнезда 11 расположена под углом β к прямой 14, соединяющей продольную ось оправки 2 с центром выходного отверстия гнезда 11.To reduce drive power losses, as well as reduce wear of the
При этом угол β зависит от диаметра инструмента, т.к. подбирают его таким, что в момент соприкосновения шарика 10 с обрабатываемой поверхностью, ось 13 каждого гнезда 11 направлена под прямым углом к ней при обработке плоских поверхностей, или по нормали к касательной при обработке поверхностей вращения.The angle β depends on the diameter of the tool, because they select it such that at the moment of contact of the
Для более технологичной сборки и регулировки натяжения обечайки 9 предусмотрен вариант конструкции правой крышки (фиг.3), которая изготовляется составной и состоящей из кольца 15, фланца 16, соединенных винтами 17.For a more technologically advanced assembly and adjusting the tension of the
Работа устройства 3 с деформирующими шариками 10 заключается в следующем.The operation of the
Под действием центробежных сил, возникающих при вращении обечайки 9, шарики 10 выступают над ее периферией. Задавая продольную подачу инструменту и вращение обрабатываемой детали в случае обработки тел вращения, можно обрабатывать поверхности любых заданных размеров. В случае обработки плоских поверхностей комбинированный инструмент крепят на шпинделе плоскошлифовального станка и ведут обработку как при традиционном плоском шлифовании периферией круга.Under the action of centrifugal forces arising from the rotation of the
Соосно с устройством 3 с деформирующими шариками установлено устройство для фрикционного поверхностного упрочнения, состоящее из диска 1 из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на его периферии. Диск 1 также расположен на оправке 2 под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, с помощью косых шайб 4, установленных и расположенных попарно с торцов инструмента, и шайбы-прокладки 5, установленной между устройствами.A device for friction surface hardening, consisting of a
Комбинированный инструмент в сборе работает следующим образом.Combined tool assembly works as follows.
Обрабатываемую деталь типа тела вращения зажимают в патроне, например, шлифовального или др. станка, а комбинированный инструмент на оправке шлифовальной бабки или в приспособлении с индивидуальным приводом. Инструмент вращается с окружной скоростью V=65...70 м/с и прижимается с постоянным усилием Р=0,65...1,0 кН к обрабатываемой заготовке, которая вращается (в случае обработки цилиндрических поверхностей) с окружной скоростью 0,02...0,08 м/с. Продольная подача инструмента относительно заготовки составляет (0,1...0,2)Вфр, где Вфр - высота диска 1 для фрикционного поверхностного упрочнения, мм.A workpiece such as a body of revolution is clamped in a chuck, for example, of a grinding or other machine, and a combined tool on the mandrel of the grinding head or in a device with an individual drive. The tool rotates with a peripheral speed V = 65 ... 70 m / s and is pressed with a constant force P = 0.65 ... 1.0 kN to the workpiece that rotates (in the case of processing cylindrical surfaces) with a peripheral speed of 0, 02 ... 0.08 m / s. The longitudinal feed of the tool relative to the workpiece is (0.1 ... 0.2) V fr , where V fr - the height of the
Длина линии контакта инструмента с обрабатываемой заготовкой (Вфр) составляет 5...8 мм. При трении инструмента и заготовки в зоне их контакта происходит импульсный нагрев поверхности обрабатываемой заготовки до температуры 800...1000°С. В зону обработки подают смазывающе-охлаждающую жидкость (СОЖ), которая обеспечивает быстрое охлаждение упрочняемой поверхности. В результате упрочнения на поверхности заготовки возникают структуры белых слоев толщиной 0,1...0,15 мм с повышенной микротвердостью 7...10 ГПа. В зоне фрикционного скользящего контакта определенное количество теплоты (большая часть ее) уходит в быстровращающийся инструмент. Поэтому в качестве материала диска выбирают титановый сплав или нержавеющую сталь, обладающие низкой теплопроводностью (λ=21,9...25,5 Вт/м·К). При перемещении зоны контакта в осевом направлении благодаря наклону рабочего диска происходит мгновенный переход нагретой рабочей поверхности инструмента на охлажденную поверхность заготовки (фиг.1). Это приводит к циклическому изменению температуры на поверхности упрочняемой заготовки и соответственно к увеличению глубины упрочненного слоя до 0,15...0,22 мм. Изменением угла наклона, а следовательно, изменением амплитуды осцилляции Афр диска, можно регулировать глубину и микротвердость упрочненного слоя.The length of the line of contact of the tool with the workpiece (In FR ) is 5 ... 8 mm. During friction of the tool and the workpiece in the zone of their contact, the surface of the workpiece being pulsed is heated to a temperature of 800 ... 1000 ° C. A lubricating coolant (coolant) is supplied to the treatment zone, which provides quick cooling of the hardened surface. As a result of hardening, structures of white layers with a thickness of 0.1 ... 0.15 mm with increased microhardness of 7 ... 10 GPa arise on the surface of the workpiece. In the zone of frictional sliding contact, a certain amount of heat (most of it) goes into a rapidly rotating tool. Therefore, titanium alloy or stainless steel having low thermal conductivity (λ = 21.9 ... 25.5 W / m · K) is chosen as the material of the disk. When moving the contact zone in the axial direction due to the inclination of the working disk, the heated working surface of the tool instantly transitions to the cooled surface of the workpiece (Fig. 1). This leads to a cyclical change in temperature on the surface of the hardened workpiece and, accordingly, to an increase in the depth of the hardened layer to 0.15 ... 0.22 mm. By changing the angle of inclination, and therefore by changing the oscillation amplitude A fr of the disk, the depth and microhardness of the hardened layer can be adjusted.
При величине Афр<Вфр увеличение глубины упрочненного слоя незначительное, однако возникает большая вероятность перегрева инструмента. При величине Афр>Вуд дальнейшее незначительное увеличение толщины упрочненного слоя приводит к увеличению вибраций, ухудшению качества обработки. Поэтому угол наклона α определяется по формуле:When A FR <B FR, the increase in the depth of the hardened layer is insignificant, but there is a high probability of overheating of the tool. When the value of A FR > In beats, a further slight increase in the thickness of the hardened layer leads to an increase in vibration, deterioration in the quality of processing. Therefore, the angle of inclination α is determined by the formula:
arctg(Вуд/D)≥α≥arctg(Вфр/D),arctg (V beats / D) ≥α≥arctg (V fr / D),
где Bуд - высота упругой обечайки с шариками, мм;where B beats - the height of the elastic shell with balls, mm;
D - наружный диаметр инструмента, мм;D is the outer diameter of the tool, mm;
α - острый угол наклона инструмента к плоскости, перпендикулярной оси вращения, град;α is the acute angle of inclination of the tool to a plane perpendicular to the axis of rotation, deg;
Вфр - высота диска для фрикционного поверхностного упрочнения, мм.In FR - the height of the disk for friction surface hardening, mm
Таким образом, при совместной обработке комбинированным инструментом диск 1, установленный под углом к оси вращения, соприкасаясь периферийным аксиально-смещенным периферийным рабочим слоем, упрочняет на большую глубину поверхностный слой заготовки, а деформирующие шарики 10, выступающие над периферией обечайки 9 устройства 3, наносят удары по упрочненной обрабатываемой поверхности и уменьшают высоту микронеровностей. При этом получают окончательно микропрофиль регулярной шероховатости относительно небольшим количеством рабочих шариков 10.Thus, during joint processing with a combined tool, the
Аксиально-смещенный рабочий слой диска 1 упрочняет обрабатываемую поверхность, нагревая ее, а деформирующие шарики обеспечивают непрерывность пластической деформации нагретой поверхности изделия, что исключает колебания и вибрации инструмента и уменьшает шероховатость обработанной поверхности.The axially displaced working layer of the
По мере износа фрикционного диска 1 он уменьшается в диаметре и необходимо восстанавливать его первоначальный размер. Для частичной регулировки размера наружного диаметра в радиальном направлении и восстановления первоначального размера его поворачивают в плоскости, проходящей через ось вращения, на некоторый угол. Эта регулировка возможна при замене шайбы-прокладки 5 на две косые шайбы 4 (не показаны).As the
При значительных износах диска 1 и устройства ударно-имульсного деформирования 3, а также при нахождении оптимальных режимов обработки пользуются регулировкой угла α наклона инструмента (фиг.4) с помощью взаимного разворота косых шайб 4 относительно друг друга.With significant wear of the
Предлагаемый комбинированный инструмент, состоящий из упрочняющего диска и устройства с деформирующими шариками, отличается шумопоглощением благодаря использованию упругой обечайки, снижением износа шариков и снижением потерь мощности привода.The proposed combined tool, consisting of a reinforcing disk and a device with deforming balls, is characterized by sound absorption due to the use of an elastic shell, reduced wear of the balls and reduced drive power losses.
Предлагаемая конструкция расширяет технологические возможности инструмента путем обеспечения периодического, совмещенного и последовательного воздействия на обрабатываемую плоскую и поверхности вращения фрикционного поверхностного упрочнения перед импульсно-ударным пластическим деформированием с аксиально-смещенной рабочей поверхностью.The proposed design extends the technological capabilities of the tool by providing periodic, combined and sequential effects on the machined flat and surface of rotation of friction surface hardening before impulse-impact plastic deformation with axially-shifted working surface.
Комбинированный инструмент позволяет увеличить износостойкость, улучшить качество и точность, снизить трудоемкость обработки и расход инструмента, а также увеличить производительность.Combined tools can increase wear resistance, improve quality and accuracy, reduce the complexity of processing and tool consumption, as well as increase productivity.
Источники информацииInformation sources
1 Патент РФ 2228254, МКИ В 24 D 5/00, В 24 В 39/00, 10.05.2004.1 RF Patent 2228254, MKI B 24
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005101026/02A RU2282529C1 (en) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Oscillating combination type tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005101026/02A RU2282529C1 (en) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Oscillating combination type tool |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005101026A RU2005101026A (en) | 2006-06-20 |
RU2282529C1 true RU2282529C1 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=36714027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005101026/02A RU2282529C1 (en) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Oscillating combination type tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2282529C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457610C2 (en) * | 2010-09-21 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Method for control of ac converter-field motor torque |
-
2005
- 2005-01-18 RU RU2005101026/02A patent/RU2282529C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457610C2 (en) * | 2010-09-21 | 2012-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Method for control of ac converter-field motor torque |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005101026A (en) | 2006-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2282529C1 (en) | Oscillating combination type tool | |
RU2282528C1 (en) | Oscillating combination type working method | |
RU2243877C1 (en) | Combined method of needle-milling with hardening | |
RU2228254C1 (en) | Combination type tool | |
RU2230649C1 (en) | Method for combination type finishing | |
RU2241578C1 (en) | Combination needle type strengthening tool | |
RU2241589C1 (en) | Method for intermittent friction surface hardening | |
RU2241590C1 (en) | Intermittent tool for friction surface hardening | |
RU2239544C1 (en) | Combination type grinding and strengthening tool | |
RU2283749C2 (en) | Tool for friction surface hardening of sphere surfaces | |
RU2241587C1 (en) | Combination process for grinding and friction surface hardening | |
RU2290294C1 (en) | Apparatus for friction surface hardening of screws | |
RU2751947C1 (en) | Device for finishing and hardening treatment | |
RU2303512C1 (en) | Combination diamond-abrasive dwelling tool | |
RU2347663C1 (en) | Device for static-pulse rolling of shafts | |
RU2361717C1 (en) | Device for static-impulse surface strengthening of spherical surfaces | |
JP2012180539A (en) | Method for manufacturing nut for ball screw, and nut for ball screw | |
RU2252858C1 (en) | Tool with corrugated elastic ring for friction surface hardening | |
RU2068765C1 (en) | Tool for surface plastic deformation | |
RU2252130C1 (en) | Surface friction hardening method | |
RU2203172C2 (en) | Method for combination abrasive treatment by means of lengthwise-intermittent grinding discs | |
RU2302329C2 (en) | Method for pulse diamond-abrasive working | |
RU2284256C1 (en) | Combination process for strengthening and polishing surfaces at local contact | |
RU2361716C1 (en) | Method for static-impulse surface strengthening of spherical surfaces | |
RU2169644C2 (en) | Head for embracing type grinding of screws |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070119 |