RU2311279C1 - Strengthening tool with spring - Google Patents
Strengthening tool with spring Download PDFInfo
- Publication number
- RU2311279C1 RU2311279C1 RU2006108722/02A RU2006108722A RU2311279C1 RU 2311279 C1 RU2311279 C1 RU 2311279C1 RU 2006108722/02 A RU2006108722/02 A RU 2006108722/02A RU 2006108722 A RU2006108722 A RU 2006108722A RU 2311279 C1 RU2311279 C1 RU 2311279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- elastic rings
- tool
- mandrel
- turns
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Wire Processing (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к отделочно-упрочняющей обработке заготовок типа гладких, ступенчатых и эксцентриковых валов и винтов с небольшой высотой профиля из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) многоэлементным обкатывающим инструментом с деформирующей кольцевой пружиной.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to finishing and hardening processing of workpieces such as smooth, stepped and eccentric shafts and screws with a small profile height of steels and alloys by surface plastic deformation (PPD) with a multi-element rolling tool with a deforming ring spring.
Известен инструмент для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей, содержащий подпружиненный держатель и смонтированный в нем с возможностью свободного вращения деформирующий элемент, выполненный в виде пружины с наружным диаметром, не кратным диаметру обкатываемой поверхности [1].A known tool for finishing and hardening processing of cylindrical surfaces, containing a spring-loaded holder and mounted in it with the possibility of free rotation of the deforming element, made in the form of a spring with an outer diameter that is not a multiple of the diameter of the rolled surface [1].
Недостатками известного инструмента являются узкие технологические возможности и диапазон применения: только для гладких цилиндрических поверхностей.The disadvantages of the known tool are narrow technological capabilities and the range of application: only for smooth cylindrical surfaces.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей заключающиеся в том, что предлагаемый инструмент позволит вести отделочно-упрочняющую обработку заготовок типа гладких, ступенчатых и эксцентриковых валов и винтов с небольшой высотой профиля из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) многоэлементным обкатывающим инструментом с деформирующей подпружиненной кольцевой пружиной.The objective of the invention is to expand the technological capabilities that the proposed tool will allow finishing and hardening processing of workpieces such as smooth, stepped and eccentric shafts and screws with a small profile height of steels and alloys by surface plastic deformation (PPD) with a multi-element rolling tool with a spring-loaded ring deforming spring.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого пружинного упрочняющего инструмента для обработки или ступенчатых валов, или эксцентриковых валов, или винтов с небольшой высотой профиля, содержащего держатель с подшипниками, в которых установлена оправка с деформирующим элементом, причем он снабжен упругими кольцами, деформирующий элемент выполнен в виде установленной на упругих кольцах стальной пружины с витками круглого сечения, на внутренней поверхности которых выполнена продольная дорожка с профилем, подобным профилю наружной поверхности упругих колец для осуществления возможности контакта поверхности дорожки витка с наружной поверхностью упругих колец, при этом последние неподвижно закреплены в направлении витков пружины на оправке, а концы пружины жестко заделаны на оправке с возможностью регулирования натяга витков пружины на упругих кольцах.The problem is solved using the proposed spring hardening tool for processing or stepped shafts, or eccentric shafts, or screws with a small profile height, containing a holder with bearings, in which a mandrel with a deforming element is installed, and it is equipped with elastic rings, the deforming element is made in the form mounted on elastic rings of a steel spring with round turns, on the inner surface of which a longitudinal track is made with a profile similar to the profile of hydrochloric surfaces of the elastic rings for possible contact surface track coil with the outer surface of the elastic ring, the latter being fixedly mounted in the direction of the turns of the spring on the mandrel, and spring ends rigidly embedded in the mandrel is adjustable preload turns of the spring by elastic rings.
Особенности конструкции инструмента поясняются чертежами.Features of the design of the tool are illustrated by drawings.
На фиг.1 показана схема обкатывания винта с небольшой высотой профиля предлагаемым пружинным упрочняющим инструментом с деформирующими элементами в виде витков кольцевой пружины, общий вид; на фиг.2 - конструкция инструмента, частичный продольный разрез; на фиг.3 - поперечный разрез А - А на фиг.2; на фиг.4 - вид слева по Б на фиг.2; на фиг.5 - сечение В - В на фиг.2.Figure 1 shows a diagram of rolling a screw with a small profile height of the proposed spring reinforcing tool with deforming elements in the form of coils of an annular spring, general view; figure 2 - construction of the tool, a partial longitudinal section; figure 3 is a transverse section a - a in figure 2; figure 4 is a left view along B in figure 2; figure 5 - section b - In figure 2.
Предлагаемый инструмент предназначен для обработки поверхностным пластическим деформированием наружных поверхностей вращения заготовок типа гладких, ступенчатых и эксцентриковых валов и винтов с большим шагом и небольшой высотой профиля, например винтов винтовых насосов.The proposed tool is designed to handle surface plastic deformation of the outer surfaces of rotation of workpieces such as smooth, stepped and eccentric shafts and screws with a large pitch and a small profile height, for example screw pump screws.
Обработку выполняют на токарных, карусельных, фрезерных станках и обрабатывающих центрах с сообщением вращательного движения заготовке - V3, а инструменту - движения продольной подачи Sпр при обработке тел вращения и с сообщением возвратно-поступательного продольного и поперечного движений при обработке плоских поверхностей.The processing is performed on turning, carousel, milling machines and machining centers with the message of the rotational movement of the workpiece - V 3 , and the tool - the longitudinal feed movement S CR when processing bodies of revolution and with the message reciprocating longitudinal and transverse movements when processing flat surfaces.
Инструмент содержит держатель 1 в виде вилки, в подшипниках 2 которого установлена оправка 3 с деформирующим элементом, выполненным в виде пружины 4 с наружным диаметром, не кратным диаметру обкатываемой поверхности заготовки 5.The tool contains a holder 1 in the form of a fork, in the bearings 2 of which a
Витки деформирующей пружины 4 навиты вплотную друг к другу и изготовлены из стали круглого сечения с продольной дорожкой 6 на внутренней поверхности.The turns of the deforming
Пружина 4 установлена на оправке 3 не непосредственно, а на упругих кольцах 7, неподвижно закрепленных в направлении витков на оправке 3. Неподвижное закрепление колец 7 на оправке 3 осуществляют известными способами, например сваркой (на фиг.2-3 не показано), пайкой, чеканкой, с помощью винтов и планок и т.п. Упругие кольца 7 изготовлены из проволоки из стали в поперечном сечении круглого, полукруглого, прямоугольного, эллипсного и т.п. профиля. Так как витки пружины 4 охватывают оправку 3 с кольцами 7 и контактируют дорожками 6 с наружной поверхностью упругих колец 7, поэтому профиль поперечного сечения упомянутой дорожки 6 витков пружины 4 подобен профилю поперечного сечения наружной поверхности упругих колец 7.The
Концы деформирующей пружины 4 жестко заделаны на оправке 3 с возможностью регулирования натяга витков пружины 4 на упругих кольцах 7. Например, в конструкции инструмента, представленной на фиг.1-2, левый конец пружины свернут в кольцо 8 и зажат гайкой 9, а правый конец 10 - отогнут и защемлен винтом 11 через планку 12.The ends of the deforming
При общей сборке инструмента сначала винтом 11 через планку 12 закрепляют правый конец 10 пружины 4, а затем гайкой 9 - левый кольцевой конец 8, при этом предварительно закручивают пружину 4, устраняя зазоры в месте контакта дорожки 6 пружины 4 с кольцами 7 и создавая натяг пружины.In the general assembly of the tool, first, the
Инструмент крепится на суппорте в резцедержателе токарного станка (не показан), обрабатываемая заготовка, например винт 5, закрепляется в патроне 13 шпинделя 14 передней бабки 15 и поджимается центром 16 задней бабки 17.The tool is mounted on a support in a tool holder of a lathe (not shown), the workpiece, for example screw 5, is fixed in the chuck 13 of the spindle 14 of the headstock 15 and is pressed by the center 16 of the tailstock 17.
Перед включением станка производят настройку на нужное усилие обкатывания. Включают главное движение - вращение заготовки 5 и одновременно инструменту сообщают поступательную продольную подачу Sпр.Before turning on the machine, it is adjusted to the necessary breaking-in force. Turn on the main movement - the rotation of the workpiece 5 and at the same time tell the tool a progressive longitudinal feed S av
Сущность процесса заключается в том, что при работе инструмента деформирующая пружина устанавливается с некоторым натягом относительно обрабатываемой заготовки.The essence of the process lies in the fact that during the operation of the tool, the deforming spring is installed with some interference with respect to the workpiece.
Обкатывание осуществляется витками пружины 4, оказывающими давление на поверхность обрабатываемой заготовки, при этом при набегании выступов обрабатываемого винта на виток последний прогибается и прогибается упругое кольцо, расположенное под витком, а при набегании впадины винта - виток пружины и упругое кольцо восстанавливают свои размеры.The rolling is carried out by the coil of
При определенном (рабочем) усилии в зоне контакта деформирующих элементов и заготовки интенсивность напряжений превышает предел текучести, в результате чего происходит пластическая деформация микронеровностей, изменяются физико-механические свойства и структура поверхностного слоя (например, увеличивается микротвердость или возникают остаточные напряжения в поверхностном слое).With a certain (working) force in the contact zone between the deforming elements and the workpiece, the stress intensity exceeds the yield strength, resulting in plastic deformation of microroughnesses, the physical and mechanical properties and structure of the surface layer change (for example, microhardness increases or residual stresses arise in the surface layer).
Объемная деформация заготовки незначительна.Volumetric deformation of the workpiece is negligible.
Наличие упругих элементов, которыми являются деформирующая пружина 4 и упругие кольца 7, обеспечивает усилие обкатывания в любой ближней или дальней от оси инструмента точке обрабатываемой поверхности.The presence of elastic elements, which are a deforming
В результате пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя параметр шероховатости поверхности повышается до Ra=0,1...0,4 мкм при исходном значении Ra=0,8...3,2 мкм. Твердость поверхности увеличивается на 30...80% при глубине наклепанного слоя 0,3...3 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 400...800 МПа.As a result of plastic deformation of microroughnesses and the surface layer, the surface roughness parameter increases to Ra = 0.1 ... 0.4 μm with the initial value Ra = 0.8 ... 3.2 μm. The surface hardness increases by 30 ... 80% with a riveted layer depth of 0.3 ... 3 mm. Residual compressive stresses reach 400 ... 800 MPa on the surface.
Предварительная обработка заготовки: шлифование до значения параметра шероховатости Ra=0,4...1,6 мкм, а также чистовое точение поверхностей с шероховатостью Ra=3,2 мкм.Pre-treatment of the workpiece: grinding to a roughness parameter value Ra = 0.4 ... 1.6 μm, as well as finishing turning of surfaces with a roughness Ra = 3.2 μm.
Обкатывание предлагаемым инструментом применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58...64.The rolling of the proposed tool is used in the manufacture of blanks from non-ferrous metals and alloys, cast iron and steel with hardness up to HRC 58 ... 64.
Деформирующие элементы приспособления, т. е. пружину и упругие кольца изготовляют из сталей: легированных ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, углеродистых инструментальных У10А, У12А, быстрорежущих Р6М5, Р9. Твердость рабочей поверхности витков из сталей HRC 62... 65. Параметр шероховатости рабочего профиля витков пружины Ra=0,32 мкм.The deforming elements of the device, i.e., the spring and elastic rings, are made of steel: alloyed ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, carbon tool U10A, U12A, high-speed R6M5, P9. The hardness of the working surface of the coils of HRC 62 ... 65 steel. The roughness parameter of the working profile of the coil of the spring Ra = 0.32 μm.
Производительность процесса обкатывания определяется радиусом витка деформирующей пружины и диаметром проволоки, из которой изготовлена пружина.The performance of the rolling process is determined by the radius of the coil of the deforming spring and the diameter of the wire from which the spring is made.
Инструмент с большим радиусом витка деформирующей пружины и диаметром проволоки позволяют вести обработку с большой подачей (до 3 мм/об), однако в этом случае для получения высокого качества поверхности необходимо создавать большие рабочие усилия. От значения допустимого рабочего усилия зависят параметры деформирующей пружины.A tool with a large radius of the coil of the deforming spring and the diameter of the wire allows processing with a large feed (up to 3 mm / rev), however, in this case, to obtain high surface quality, it is necessary to create large working forces. The parameters of the deforming spring depend on the value of the allowable working force.
Предлагаемый многоэлементный обкатывающий инструмент обеспечивает необходимое усилие контакта деформирующих элементов и обрабатываемой поверхности и почти не уменьшает погрешности предшествующей обработки, являясь копирующим.The proposed multi-element rolling tool provides the necessary contact force of the deforming elements and the machined surface and almost does not reduce the errors of the previous processing, being a copy.
Изменение размера поверхности при обкатывании связано со смятием микронеровностей и пластической объемной деформацией заготовки. Таким образом, точность обработанной заготовки будет зависеть от ее конструкции и конструкции обкатывающего инструмента, режимов обработки, а также от точности размеров, формы и качества поверхности заготовки, полученной при обработке на предшествующем переходе. Величина изменения размера зависит от состояния исходной поверхности (см. таблицу).The change in surface size during rolling is associated with crushing microroughnesses and plastic bulk deformation of the workpiece. Thus, the accuracy of the processed workpiece will depend on its design and the design of the rolling tool, processing conditions, as well as on the accuracy of the dimensions, shape and surface quality of the workpiece obtained during processing at the previous transition. The size of the change in size depends on the state of the initial surface (see table).
Изменение размеров поверхностей заготовки при обкатывании предлагаемым инструментом в зависимости от шероховатости исходной поверхностиTable
Changing the size of the surface of the workpiece when rolling the proposed tool, depending on the roughness of the original surface
При этом точность размеров существенно не меняется.Moreover, the dimensional accuracy does not change significantly.
Неблагоприятные условия обработки заготовки вблизи торцов приводят к увеличенной пластической деформации заготовки на участках длиной 3...15 мм.Adverse conditions for processing the workpiece near the ends lead to increased plastic deformation of the workpiece in areas of
Наиболее целесообразно обкатыванием обрабатывать исходные поверхности 7...11-го квалитетов.It is most expedient to treat the initial surfaces of the 7 ... 11th qualifications by rolling.
При поверхностно-пластическом деформировании предлагаемым инструментом практически достигаются параметры шероховатости Ra=0,2...0,8 мкм при исходных значениях этих параметров 0,8...6,3 мкм. Степень уменьшения шероховатости поверхности зависит от материала, рабочего усилия или натяга, подачи, исходной шероховатости, конструкции инструмента и т.д.When surface-plastic deformation by the proposed tool, roughness parameters Ra = 0.2 ... 0.8 μm are practically achieved with the initial values of these parameters 0.8 ... 6.3 μm. The degree of reduction in surface roughness depends on the material, working force or interference, feed, initial roughness, tool design, etc.
Обкатывание предлагаемым инструментом следует проводить так, чтобы заданные результаты достигались за один проход. Не следует использовать обратный ход в качестве рабочего хода, так как повторные проходы в противоположных направлениях могут привести к излишнему деформированию и отслаиванию поверхностного слоя.The testing of the proposed tool should be carried out so that the desired results are achieved in one pass. Do not use the reverse stroke as a working stroke, as repeated passes in opposite directions can lead to excessive deformation and peeling of the surface layer.
Скорость не оказывает заметного влияния на результаты обработки и выбирается с учетом требований производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость составляет 30...150 м/мин. Значение усилия обкатывания выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие Р (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле: , где D - диаметр обкатываемой поверхности заготовки. Подачу при обкатывании принимают 0,2...3 мм/об. Оптимальная продольная подача Sпр э на один деформирующий элемент не должна превышать 0,1...0,5 мм/об. Подачу на один оборот заготовки определяют по формуле:The speed does not significantly affect the processing results and is selected taking into account the requirements of productivity, design features of the workpiece and equipment. Usually the speed is 30 ... 150 m / min. The value of the rolling force is selected depending on the purpose of the treatment. The optimal force P (N) corresponding to the maximum endurance limit is determined by the formula: where D is the diameter of the rolled surface of the workpiece. The feed during the run-in is 0.2 ... 3 mm / rev. The optimal longitudinal feed S pr e for one deforming element should not exceed 0.1 ... 0.5 mm / rev. The feed for one revolution of the workpiece is determined by the formula:
, ,
где k - число деформирующих элементов.where k is the number of deforming elements.
Смазывающе-охлаждающей жидкостью при обкатывании служат машинное масло, смесь машинного масла с керосином (по 50%), сульфофрезол (5%-ная эмульсия). Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.Lubricating and cooling fluid during the run-in are engine oil, a mixture of engine oil with kerosene (50% each), sulfofresol (5% emulsion). Cast iron processing is recommended without cooling.
Предлагаемый инструмент расширяет технологические возможности процесса поверхностного пластического деформирования, повышает параметр шероховатости обработанной поверхности, увеличивает ее твердость на значительную глубину, повышает производительность за счет увеличения пятна контакта большого количества деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью, а также снижает себестоимость и сокращает расходы на изготовление.The proposed tool extends the technological capabilities of the surface plastic deformation process, increases the roughness parameter of the treated surface, increases its hardness to a considerable depth, increases productivity by increasing the contact spot of a large number of deforming elements with the surface being treated, and also reduces production costs and reduces manufacturing costs.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. СССР №218 681, МПК В24В 39/00. Инструмент для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей. Браславский В.М. Заявка №1 052 441/26-8; 01.02.1966. Бюл. №17.1. A.S. USSR No. 218 681, IPC V24V 39/00. Tool for finishing and hardening of cylindrical surfaces. Braslavsky V.M. Application No. 1,052,441 / 26-8; 02/01/1966. Bull. Number 17.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006108722/02A RU2311279C1 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Strengthening tool with spring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006108722/02A RU2311279C1 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Strengthening tool with spring |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006108722A RU2006108722A (en) | 2007-10-10 |
RU2311279C1 true RU2311279C1 (en) | 2007-11-27 |
Family
ID=38952323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006108722/02A RU2311279C1 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Strengthening tool with spring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2311279C1 (en) |
-
2006
- 2006-03-20 RU RU2006108722/02A patent/RU2311279C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006108722A (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210101244A1 (en) | Narrow shoe journal microfinishing apparatus and method | |
RU2311279C1 (en) | Strengthening tool with spring | |
RU2312758C1 (en) | Finish strengthening method by means of spring tool | |
RU2337807C1 (en) | Device for static-pulse rolling of screws | |
RU2297317C1 (en) | Method of the multi-component shafts rolling | |
RU2297318C1 (en) | Rolling device with the deforming spring | |
RU2297319C1 (en) | Overrunning tool | |
RU2303516C1 (en) | Strengthening method by means of elastic tool | |
RU2438852C2 (en) | Sun-and-planet oscillation bore reamer | |
RU2303515C1 (en) | Strengthening head provided with elastic tool | |
RU2347663C1 (en) | Device for static-pulse rolling of shafts | |
RU2367563C1 (en) | Springing hardening attachment | |
RU2314906C1 (en) | Vibration apparatus for finish and strengthen working | |
RU2361714C1 (en) | Finishing-hardening tool | |
RU2430826C2 (en) | Device for surface plastic deformation | |
RU2347662C1 (en) | Method for static-impulse processing of shafts | |
RU2367562C1 (en) | Surface hardening method | |
RU2440232C2 (en) | Method of surface vibrational sizing | |
RU2324583C1 (en) | Method of sphere surface plastic deformation | |
RU2411099C1 (en) | Embracing spinning device | |
RU2317884C1 (en) | Method of strengthening with spring vibrator | |
RU2325262C1 (en) | Tool for sphere surface plastic deformation | |
RU2367564C1 (en) | Method of screw hardening | |
RU2361713C1 (en) | Method for finishing-strengthening processing | |
RU2347664C1 (en) | Method for combined static-impulse processing by surface plastic deformation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080321 |