RU2328368C2 - Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation - Google Patents

Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation Download PDF

Info

Publication number
RU2328368C2
RU2328368C2 RU2006132956/02A RU2006132956A RU2328368C2 RU 2328368 C2 RU2328368 C2 RU 2328368C2 RU 2006132956/02 A RU2006132956/02 A RU 2006132956/02A RU 2006132956 A RU2006132956 A RU 2006132956A RU 2328368 C2 RU2328368 C2 RU 2328368C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spring
diamond
workpiece
abrasive
grinding
Prior art date
Application number
RU2006132956/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006132956A (en
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Юрий Валерьевич Василенко (RU)
Юрий Валерьевич Василенко
Максим Геннадиевич Подзолков (RU)
Максим Геннадиевич Подзолков
Константин Федорович Селеменев (RU)
Константин Федорович Селеменев
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 RU2006132956/02A priority Critical patent/RU2328368C2/en
Publication of RU2006132956A publication Critical patent/RU2006132956A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2328368C2 publication Critical patent/RU2328368C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: workpiece is imparted rotary and spring tool is imparted longitudinal feed. Spring tool is used containing the case with bores accommodating freely running rolling bearings and working abrasive-diamond-containing and deforming elements. Working abrasive-diamond-containing and deforming elements are made in the form of ellipse coils curled up to make a ring. The external working surface of the abrasive-diamond containing and deforming elements has deforming sites and abrasive-diamond sites opposite to the latter. The former is made so that to envelope the workipiece and to make an interference fit with the latter. Here, the aforesaid spring is arranged in the case freely and can be unscrewed to allows the workpiece superficial plastic deformation or grinding.
EFFECT: extended process performances, higher efficiency and lower costs.
2 cl, 7 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к отделочной комбинированной абразивно-алмазной обработки и поверхностным пластическим деформированием заготовок валов и винтов из сталей и сплавов многоэлементным абразивно-алмазным и деформирующим инструментом в виде винтовой пружины.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to finishing combined abrasive-diamond processing and surface plastic deformation of workpieces of shafts and screws made of steels and alloys with a multi-element abrasive-diamond and deforming tool in the form of a coil spring.

Известен способ шлифования абразивно-алмазным инструментом, содержащим корпус, по периферии которого в пазах жестко закреплены упругие абразивно-алмазосодержащие рабочие элементы, выполненные в виде винтовой пружины [1].A known method of grinding with an abrasive-diamond tool containing a housing, on the periphery of which elastic abrasive-diamond-containing work elements made in the form of a helical spring are rigidly fixed in grooves [1].

Недостатками известного способа, реализуемого пружинным инструментом, являются: узкие технологические возможности, низкая производительность применительно к чистовой, отделочной обработки винтов и др. деталей типа валов из-за малого пятна контакта рабочих элементов с обрабатываемой поверхностью, а также низкое качество обработки.The disadvantages of this method, implemented by a spring tool, are: narrow technological capabilities, low productivity in relation to the finishing, finishing processing of screws and other parts such as shafts due to the small contact patch of the working elements with the surface being treated, and also the low quality of processing.

Известен способ шлифования абразивно-алмазным инструментом, содержащим корпус, в пазах которого установлены рабочие абразивно-алмазосодержащие элементы, выполненные в виде винтовой пружины, причем пазы расположены в корпусе радиально [2].A known method of grinding with an abrasive-diamond tool containing a housing, in the grooves of which are installed working abrasive-diamond-containing elements made in the form of a helical spring, and the grooves are located radially in the housing [2].

Недостатками известного способа, реализуемого пружинным инструментом, являются: узкие технологические возможности, низкое качество обработки и производительности применительно к чистовой, отделочной обработки винтов и др. деталей типа валов из-за малого пятна контакта рабочих элементов с обрабатываемой поверхностью.The disadvantages of this method, implemented by a spring tool, are: narrow technological capabilities, low processing quality and productivity in relation to finishing, finishing processing of screws and other parts such as shafts due to the small contact patch of the working elements with the treated surface.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, заключающиеся в улучшении параметра шероховатости обработанной поверхности благодаря последовательным действиям большого количества абразивно-алмазных и деформирующих элементов, в повышении производительности за счет увеличения пятна контакта этих элементов с обрабатываемой поверхностью и возможности применения больших подач, в снижении себестоимости процесса и удешевлении изготовления инструмента благодаря компактности и простоте конструкции, в возможности обрабатывать сложнофасонные тела вращения и нейтрализовать биения поверхности заготовки, которые отрицательно сказываются на качестве обработки, в разгрузке узлов технологической системы: станок - приспособление - инструмент - заготовка от односторонне приложенного усилия особенно при обработки нежестких заготовок.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities, which consists in improving the roughness parameter of the processed surface due to the sequential actions of a large number of abrasive-diamond and deforming elements, in increasing productivity by increasing the contact spot of these elements with the treated surface and the possibility of using large feeds, in reducing the cost of the process and cheaper manufacture of the tool due to its compactness and simplicity of design, if possible and process slozhnofasonnye body rotational runout and neutralize the workpiece surface, which adversely affect the quality of the processing, in the discharge process of the system nodes: machine - tool - tool - workpiece from one side applied force especially when processing nonrigid workpieces.

Поставленная задача решается предлагаемым способом комбинированной обработки путем шлифования и поверхностного пластического деформирования, включающим сообщение вращательного движения заготовке и вращательного движения и продольной подачи пружинному инструменту, при этом используют пружинный инструмент, содержащий корпус с отверстиями в его боковых стенках, в которых смонтированы свободно вращающиеся подшипники скольжения и рабочие абразивно-алмазосодержащие и деформирующие элементы в виде эллипсовидных витков свернутой в кольцо винтовой пружины, наружная рабочая поверхность которых выполнена с деформирующими участками и расположенными противоположно последним абразивно-алмазными участками, нанесенными на упомянутую наружную рабочую поверхность эллипсовидных витков по дуге, центральный угол α которой равен 90°<α<180°, свернутая в кольцо винтовая пружина контактирует с торцами подшипников скольжения, расстояние между которыми равно длине большой оси эллипсовидного витка, установлена в корпусе свободно, охватывает заготовку и установлена на последней с натягом для обеспечения радиальной подачи при шлифовании или статической нагрузки при поверхностном пластическом деформировании, при этом осуществляют вращение от индивидуального электродвигателя с помощью шестерни свернутой в кольцо винтовой пружины и ее вывертывание для обеспечения поверхностного пластического деформирования или шлифования заготовки. Кроме того, вывертывание свернутой в кольцо винтовой пружины осуществляют с помощью оправки с канавкой на ее наружной поверхности, выполненной шириной, равной не менее длины малой оси эллипсовидного витка, и глубиной, равной, половине длины большой оси эллипсовидного витка и втулки, выполненной с возможностью установки в указанной канавке.The problem is solved by the proposed method of combined processing by grinding and surface plastic deformation, including the message of the rotational motion of the workpiece and rotational motion and longitudinal feed of the spring tool, using a spring tool containing a housing with holes in its side walls, which are mounted on freely rotating bearings and working abrasive-diamond-containing and deforming elements in the form of ellipsoid coils rolled into there are a coil springs, the outer working surface of which is made with deforming sections and opposite opposite to the last abrasive-diamond sections deposited on the said outer working surface of ellipsoidal turns in an arc, the central angle α of which is 90 ° <α <180 °, a coil spring rolled into a ring in contact with the ends of the bearings, the distance between which is equal to the length of the major axis of the ellipsoid coil, is installed in the housing freely, covers the workpiece and is installed on the last yagom for radial feed in grinding or static load during plastic deformation of the surface, wherein the rotation is performed on the individual motor via gear ring rolled into a helical spring and its screwing to ensure plastic deformation of the surface or sanding the workpiece. In addition, the turning of a coil spring screwed into the ring is carried out using a mandrel with a groove on its outer surface made of a width equal to at least the length of the small axis of the ellipsoid coil and a depth equal to half the length of the large axis of the ellipsoid coil and the sleeve, made with the possibility of installation in the indicated groove.

Особенности способа поясняются чертежами.Features of the method are illustrated by drawings.

На фиг.1 показана схема предлагаемого процесса обработки в режиме шлифования наружной поверхности винта винтового насоса и пружинное устройство, реализующее его, для последовательного шлифования и поверхностного пластического деформирования, частичный продольный разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.2 - сечение А- А на фиг.1; на фиг.3 - сечение В-В кольцевой пружины на фиг.2; на фиг.4 - сечение Г-Г на фиг.2, повернуто, кольцевая пружина вывернута для работы в режиме шлифования; на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.2, повернуто, кольцевая пружина вывернута для работы в режиме поверхностного пластического деформирования; на фиг.6 - схема вывертывания кольцевой пружины при переходе с режима шлифования (см. фиг.1-4) на режим поверхностного пластического деформирования, промежуточная позиция - западание кольцевой пружины в канавку; на фиг.7 -схема вывертывания кольцевой пружины при переходе с режима шлифования (см. фиг.1, 4) на режим поверхностного пластического деформирования, окончательная позиция - кольцевая пружины вывернута для работы в режиме поверхностного пластического деформирования.Figure 1 shows a diagram of the proposed processing process in the grinding mode of the outer surface of the screw pump screw and a spring device that implements it, for sequential grinding and surface plastic deformation, a partial longitudinal section BB in figure 2; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - section bb of the annular spring in figure 2; figure 4 - section GG in figure 2, is rotated, the annular spring is turned out to work in grinding mode; figure 5 - cross section GG in figure 2, rotated, the annular spring is turned out to work in the mode of surface plastic deformation; Fig.6 is a diagram of the turning of the annular spring during the transition from the grinding mode (see Fig.1-4) to the surface plastic deformation mode, the intermediate position is the dropping of the annular spring into the groove; Fig.7 is a diagram of the unloading of the annular spring during the transition from the grinding mode (see Fig.1, 4) to the surface plastic deformation mode, the final position is the annular spring turned out to work in the surface plastic deformation mode.

Предлагаемый способ предназначен для последовательной обработки шлифованием и поверхностным пластическим деформированием (ППД) наружных поверхностей вращения заготовок деталей типа валов и винтов с большим шагом, например винтов винтовых насосов.The proposed method is intended for sequential processing by grinding and surface plastic deformation (PPD) of the outer surfaces of rotation of the workpieces of parts such as shafts and screws with a large pitch, for example, screw pumps.

Обработку выполняют на токарных, карусельных станках с сообщением вращательного движения заготовке - VЗ, вращательного движения - VИ и движения продольной подачи - Sпр инструменту.The processing is performed on turning, rotary machines with the message of the rotational movement of the workpiece - V З , rotational motion - V And and the longitudinal feed motion - S pr tool.

Предлагаемый способ предназначен для последовательного шлифования и ППД и реализуется пружинным устройством, содержащим корпус 1 коробчатой формы, внутри которого расположен инструмент - пружина 2. Корпус 1 имеет сквозные отверстия в двух противоположных стенках для прохождения через них обрабатываемой заготовки 3.The proposed method is intended for sequential grinding and RPM and is implemented by a spring device containing a box-shaped body 1, inside which a tool is located - a spring 2. The body 1 has through holes in two opposite walls for the workpiece 3 to pass through.

Инструмент с рабочими абразивно-алмазосодержащими и деформирующими элементами, выполненными в виде эллипсовидных витков, имеющих малую а и большую b оси, объединенных в винтовую пружину 2, свернутую в кольцо.A tool with working abrasive-diamond-containing and deforming elements made in the form of ellipsoidal coils having a small a and large b axis, combined in a coil spring 2, rolled into a ring.

Наружная рабочая поверхность эллипсовидных витков пружины 2 с одной стороны малой оси а эллипса выполнена с абразивно-алмазным слоем 4, нанесенным на рабочей части поверхности витков на длине дуги с центральным углом α, находящимся в диапазоне 180°>α>90°. С другой диаметрально противоположной стороны витков их наружная рабочая поверхность используется как деформирующая 5.The outer working surface of the ellipsoidal coils of the spring 2 on one side of the minor axis a of the ellipse is made with an abrasive-diamond layer 4 deposited on the working part of the surface of the coils along an arc length with a central angle α in the range 180 °> α> 90 °. On the other diametrically opposite side of the turns, their outer working surface is used as a deforming 5.

Кольцо из винтовой пружины 2 с эллипсовидными витками с абразивно-алмазными и деформирующими участками свободно установлено внутри корпуса 1 так, что отверстия в кольцевой пружине и в корпусе совмещены.A ring of coil spring 2 with ellipsoidal coils with abrasive-diamond and deforming sections is freely installed inside the housing 1 so that the holes in the annular spring and in the housing are aligned.

Пружина 2 выполнена из стали круглого сечения и установлена с натягом на обрабатываемой заготовке 3, охватывая ее, и с возможностью вращения на ней.The spring 2 is made of steel of circular cross section and is installed with an interference fit on the workpiece 3, covering it, and with the possibility of rotation on it.

Внутренний диаметр DИ кольца пружины 2 в свободном нерабочем состоянии меньше диаметра DЗ обрабатываемой заготовки 3 на величину двойного натяга, последний обеспечивает радиальную подачу SР при шлифовании и статическую нагрузку РСТ при ППД, т.е. DЗ>DИ.The inner diameter D and the rings of the spring 2 in the idle state are less than the diameter D Z of the workpiece 3 by the amount of double preload, the latter provides a radial feed S P during grinding and a static load P ST during RPM, i.e. D S > D AND .

Ввиду того, что процесс чистовой абразивно-алмазной обработки требует больших скоростей, устройство снабжено индивидуальным электродвигателем 6, который через шестерню 7 принудительно вращает кольцевую пружину 2 со скоростью VИ. Шестерня 7 изготовлена из упругого эластичного материала, например из резины, и в зацеплении с кольцом пружины 2, представляющим собой зубчатое колесо, у которого роль зубьев играют витки кольцевой пружины, позволяет передавать вращающий момент, достаточный для шлифования и ППД.Due to the fact that the process of finishing abrasive-diamond processing requires high speeds, the device is equipped with an individual electric motor 6, which through the gear 7 forcibly rotates the annular spring 2 with a speed of V AND . The gear 7 is made of an elastic elastic material, for example rubber, and in engagement with the spring ring 2, which is a gear wheel, in which the turns of the annular spring play the role of the teeth, it allows transmitting a torque sufficient for grinding and PPD.

Предлагаемый способ используется для работы как в режиме шлифования, так и в режиме ППД. Работа в режиме шлифования (см. фиг.1-4) осуществляется тогда, когда абразивно-алмазный слой 4 на витках пружины находится на внутренней стороне кольца пружины 2, а работа в режиме ППД осуществляется тогда, когда деформирующие элементы 5 витков находятся на внутренней стороне кольца пружины 2.The proposed method is used to work both in grinding mode and in RPM mode. Work in the grinding mode (see Fig.1-4) is carried out when the abrasive-diamond layer 4 on the coil of the spring is located on the inner side of the ring of the spring 2, and work in the PPD mode is carried out when the deforming elements of 5 turns are on the inner side spring rings 2.

Поэтому при переходе с режима шлифования на режим ППД и обратно кольцевая пружина 2 выворачивается.Therefore, when switching from the grinding mode to the PPD mode and vice versa, the annular spring 2 turns out.

Возможность вывертывания пружины 2 обеспечивается свободным расположением ее как на заготовке 3, так и в корпусе 1, при этом в корпусе пружина 2 установлена против отверстий в боковых стенках, в которых смонтированы свободно вращающиеся подшипники скольжения 8 своими торцами, расстояние между которыми равно длине b большой оси эллипсовидного витка, контактирующие с пружиной 2.The ability to unscrew the spring 2 is ensured by its free location both on the workpiece 3 and in the housing 1, while in the housing the spring 2 is installed against the holes in the side walls, in which freely rotating plain bearings 8 are mounted with their ends, the distance between which is equal to a large length b the axis of the ellipsoidal coil in contact with the spring 2.

Подшипники 8 расположены во втулках 9, которые запрессованы в отверстиях боковых стенок корпуса 1.Bearings 8 are located in the bushings 9, which are pressed into the holes in the side walls of the housing 1.

Вывертывание кольцевой пружины 2 осуществляется с помощью технологических втулки 10 и оправки 11. Технологическая оправка 11 имеет профиль и наружный диаметр, идентичный и равный наружному диаметру обрабатываемой заготовки. Технологическая оправка 11 является продолжением обрабатываемой заготовки 3. Торец оправки 11, контактирующий с заготовкой, может быть выполнен, например, в виде прямого центра 12, обратного центра (не показан) или др. конструкции. С этого торца на наружной поверхности оправки 11 выполнена канавка 13 шириной не менее а - длины малой оси эллипсовидного витка и глубиной не более b/2 - половины длины большой оси эллипсовидного витка (фиг.6).The annular spring 2 is turned out using the technological sleeve 10 and the mandrel 11. The technological mandrel 11 has a profile and an outer diameter identical and equal to the outer diameter of the workpiece. Technological mandrel 11 is a continuation of the workpiece 3. The end face of the mandrel 11 in contact with the workpiece can be made, for example, in the form of a direct center 12, a reverse center (not shown), or other design. From this end, on the outer surface of the mandrel 11, a groove 13 is made with a width of at least a - the length of the small axis of the ellipsoid coil and a depth of not more than b / 2 - half the length of the major axis of the ellipsoid coil (Fig.6).

Технологическая втулка 10 предназначена для установки в канавке 13, полностью заполняя ее, имеет профиль и наружный диаметр, идентичный и равный наружному диаметру обрабатываемой заготовки, являясь продолжением последней.Technological sleeve 10 is designed to be installed in the groove 13, completely filling it, has a profile and an outer diameter identical to and equal to the outer diameter of the workpiece being processed, being a continuation of the latter.

Вывертывание кольца пружины 2 при переходе с режима шлифования на режим ГИД и обратно производится следующим образом.The turning of the spring ring 2 during the transition from the grinding mode to the HID mode and vice versa is carried out as follows.

Корпус 1 с пружиной 2, находящейся на обрабатываемой заготовке 3 в положении, например, шлифования, т.е. абразивно-алмазными элементами, расположенными внутри кольца, в контакте с заготовкой (см. фиг.1), доводят в продольном направлении до канавки 13 технологической оправки 11, при этом канавка 13 свободна. Так как кольцевая пружина 2 установлена на заготовке с натягом, то под действием упругих сил витки наклоняются и заполняют канавку 13 (см. фиг.6). При дальнейшем продольном продвижении устройства слева направо, согласно фиг.6, витки пружины упираются в правый торец канавки 13 и, подталкиваемые торцом левого подшипника 8, переворачиваются относительно центральной оси пружины (см. фиг.7). Кольцевая пружина 2 оказывается на технологической оправке 11 деформирующими элементами внутрь кольца, контактируя с наружной поверхностью оправки. Кольцевая пружина 2 готова к выполнению обработки заготовки ППД. Перед тем как устройство переместить в продольном направлении на заготовку в канавку 13, вставляется технологическая втулка 10. Имея профиль и наружный диаметр, идентичный и равный наружному диаметру обрабатываемой заготовки, технологическая втулка 10 способствует беспрепятственному продвижению кольцевой пружины справа налево в продольном направлении для ППД заготовки.The housing 1 with a spring 2 located on the workpiece 3 in the position, for example, grinding, i.e. abrasive-diamond elements located inside the ring in contact with the workpiece (see figure 1), brought in the longitudinal direction to the groove 13 of the technological mandrel 11, while the groove 13 is free. Since the annular spring 2 is installed on the workpiece with an interference fit, then under the action of elastic forces, the turns are tilted and fill the groove 13 (see Fig.6). With further longitudinal advancement of the device from left to right, according to Fig.6, the coil of the spring abuts against the right end of the groove 13 and, pushed by the end of the left bearing 8, flips relative to the Central axis of the spring (see Fig.7). The annular spring 2 is on the technological mandrel 11 deforming elements inside the ring, in contact with the outer surface of the mandrel. The annular spring 2 is ready to perform processing of the workpiece PPD. Before moving the device in the longitudinal direction onto the workpiece in the groove 13, the technological sleeve 10 is inserted. Having a profile and an outer diameter identical to and equal to the external diameter of the workpiece, the technological sleeve 10 facilitates the unimpeded advancement of the annular spring from right to left in the longitudinal direction for the workpiece RPM.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, крепится, например, на суппорте токарного станка (не показан), обрабатываемая заготовка, например винт 3, закрепляется в патроне 14 шпинделя 15 передней бабки 16 и поджимается центром 12 технологической оправки 11, которая установлена, например, в задней бабки 17.A device that implements the proposed method is mounted, for example, on a support of a lathe (not shown), the workpiece, for example screw 3, is fixed in the chuck 14 of the spindle 15 of the headstock 16 and is pressed by the center 12 of the technological mandrel 11, which is installed, for example, in the back grandmas 17.

Осевое перемещение принудительно вращающейся пружины 2 передается от корпуса 1 устройства через свободно вращающиеся подшипники скольжения 8, выполненные в виде маслонесущих бронзовых втулок, которые своими торцами контактируют с витками пружины 2.The axial movement of the forcibly rotating spring 2 is transmitted from the housing 1 of the device through freely rotating sliding bearings 8, made in the form of oil-bearing bronze bushings, which contact the ends of the spring 2 with their ends.

После того как заготовка 3 закреплена в патроне 14, устройство подводят к свободному концу заготовки и с помощью ручной продольной подачи суппорта заготовку вводят в центральное отверстие корпуса 1 и в отверстие кольцевой пружины 2, преодолевая сопротивление последней, а затем заготовку поджимают задним центром технологической оправки 12. Если операцию чистовой обработки предлагаемым устройством хотят начать с шлифования, то кольцевую пружину 2 вводят в обработку в положении, когда абразивно-алмазные элементы находятся внутри кольца, т.е. в режиме шлифования. Перед вводом в контакт инструмента с заготовкой включают движение вращения заготовки Vз, вращательное движение пружины VAA и продольную подачу Sпр устройства.After the workpiece 3 is fixed in the cartridge 14, the device is led to the free end of the workpiece and, using the manual longitudinal feed of the support, the workpiece is introduced into the central hole of the housing 1 and into the hole of the annular spring 2, overcoming the resistance of the latter, and then the workpiece is pressed by the back center of the technological mandrel 12 If the finishing operation of the proposed device they want to start with grinding, then the annular spring 2 is introduced into the processing in the position when the abrasive-diamond elements are inside the ring, ie in grinding mode. Before entering into contact of the tool with the workpiece include the movement of rotation of the workpiece V s , the rotational movement of the spring V AA and the longitudinal feed S pr device.

Упругие абразивно-алмазосодержащие элементы пружины 2 своими рабочими поверхностями вступают в контакт с обрабатываемой заготовкой и осуществляют шлифование.Elastic abrasive-diamond-containing elements of the spring 2 with their working surfaces come into contact with the workpiece and carry out grinding.

Обладая упругостью, абразивно-алмазосодержащие элементы пружины 2 обеспечивают более эластичный прижим к обрабатываемой сложнофасонной поверхности, благодаря чему достигается более равномерное срезание слоя со сложнофасонной поверхности обработки, что весьма важно при снятии тонких слоев.Having elasticity, the abrasive-diamond-containing elements of the spring 2 provide a more elastic clamp to the machined complex-shaped surface, thereby achieving a more uniform cutting of the layer from the complex-shaped processing surface, which is very important when removing thin layers.

Наличие упругого элемента, которым является абразивно-алмазосодержащая пружина 2, обеспечивает постоянное усилие шлифования в любой точке обрабатываемой сложнофасонной поверхности.The presence of an elastic element, which is an abrasive-diamond-containing spring 2, provides a constant grinding force at any point on the machined complex shaped surface.

Контакт абразивно-алмазосодержащего инструмента с обрабатываемой поверхностью при шлифовании осуществляется большим количеством отдельных абразивно-алмазных площадок, например, торообразной формы. Через свободное пространство между этими площадками легко удаляется шлифованная пыль, шлам, что почти исключает засаливаемость рабочей поверхности инструмента и увеличивается его стойкость.Contact abrasive diamond-containing tools with the surface to be processed during grinding is carried out by a large number of individual abrasive diamond pads, for example, toroidal shape. Through the free space between these sites, polished dust and sludge are easily removed, which almost eliminates the salinity of the working surface of the tool and increases its durability.

По окончании шлифования устройство подводят к канавке в технологической оправке и вывертывают кольцевую пружину абразивно-алмазными элементами наружу, а деформирующими элементами внутрь кольца, наезжая при этом пружиной на технологическую оправку (см. фиг.7).At the end of grinding, the device is brought to the groove in the technological mandrel and the annular spring is turned out by abrasive-diamond elements to the outside, and by deforming elements inside the ring, while springing onto the technological mandrel (see Fig. 7).

Затем отводят центр технологической оправки от заготовки, устанавливают технологическую втулку 10, заполняя канавку, и производят обработку ППД. При ППД включают движение вращения заготовки Vз и продольную подачу Sпр устройства. Вращательное движение пружины VИ можно не включать, т.к. существенного влияния на процесс поверхностного пластического деформирования величина скорости инструмента не оказывает.Then the center of the technological mandrel is diverted from the workpiece, the technological sleeve 10 is installed, filling the groove, and the PPD is processed. When PPD include the movement of rotation of the workpiece V s and the longitudinal feed S pr device. The rotational movement of the spring V And can be omitted, because the magnitude of the tool speed does not significantly affect the surface plastic deformation process.

Упругие деформирующие элементы пружины 2 своими рабочими поверхностями вступают в контакт с обрабатываемой заготовкой и под действием РСТ осуществляют поверхностное пластическое деформирование микронеровностей, сглаживая их, поверхностного слоя и упрочняют его.The elastic deforming elements of the spring 2 come into contact with the workpiece by their working surfaces and, under the action of P ST, carry out surface plastic deformation of microroughnesses, smoothing them, the surface layer and harden it.

Обладая упругостью деформирующие элементы пружины 2 обеспечивают более эластичный прижим к обрабатываемой сложнофасонной поверхности, благодаря чему достигается более равномерная обработка сложнофасонных поверхностей.Having elasticity, the deforming elements of the spring 2 provide a more elastic clamp to the machined complex-shaped surface, thereby achieving a more uniform treatment of complex-shaped surfaces.

Наличие упругого элемента, которым является пружина 2, обеспечивает постоянное усилие ППД в любой точке обрабатываемой сложнофасонной поверхности.The presence of an elastic element, which is spring 2, provides a constant force of the PPD at any point on the machined complex shape surface.

Контакт деформирующего инструмента с обрабатываемой поверхностью при ППД осуществляется большим количеством отдельных деформирующих площадок, например, торообразной формы.The contact of the deforming tool with the surface to be treated during PPD is carried out by a large number of individual deforming areas, for example, a toroidal shape.

Упругие элементы инструмента - витки пружины, изготовляют из сталей: легированных ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, углеродистых инструментальных У10А, У12А. Твердость рабочей поверхности витков из сталей HRC 62...65. Рабочая поверхность деформирующих элементов 5 витков пружины 2 полируется до Ra=0,08...0,16 мкм.The elastic elements of the tool - the coil of the spring, are made of steel: alloyed ShH15, HVG, 9X, 5XHM, carbon tool U10A, U12A. Hardness of the working surface of coils made of HRC 62 ... 65 steels. The working surface of the deforming elements 5 turns of the spring 2 is polished to Ra = 0.08 ... 0.16 μm.

Производительность процесса абразивно-алмазной и упрочняющей обработки определяется диаметром витка пружин и диаметром проволоки, из которой изготовлены пружины. При обработке заготовок-винтов диаметр витка пружин диктуется размерами впадины винтовой поверхности, а именно диаметр витка пружин должен быть таким, чтобы он контактировал со всеми точками днища впадины в продольном сечении винта (см. фиг.1).The productivity of the process of abrasive-diamond and hardening processing is determined by the diameter of the coil of springs and the diameter of the wire from which the springs are made. When processing screw blanks, the diameter of the coil of the springs is dictated by the dimensions of the depression of the screw surface, namely, the diameter of the coil of the springs must be such that it contacts all points of the bottom of the cavity in the longitudinal section of the screw (see Fig. 1).

Устройство с большими диаметром витка пружины и диаметром проволоки позволяет вести обработку с большой продольной подачей Sпр как при шлифовании, так и при ППД. Однако в этом случае при ППД необходимо создавать большие рабочие усилия Рст, что снижает качество поверхности. От значения допустимого рабочего усилия Рст зависят параметры пружины. Наиболее целесообразно шлифованием и ППД обрабатывать исходные поверхности 7...11-го квалитетов.A device with a large diameter of the coil of the spring and the diameter of the wire allows you to process with a large longitudinal feed S CR both during grinding, and when PPD. However, in this case, when PPD it is necessary to create large working forces P article , which reduces the quality of the surface. The spring parameters depend on the value of the permissible working force P st . It is most expedient to process the initial surfaces of the 7 ... 11th level by grinding and PPD.

При шлифовании и ППД 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 устройство и т.д.When grinding and PPD, roughness parameters of 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, device design, etc.

ППД после шлифования 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.PPD after grinding 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 заготовки Vз не оказывает заметного влияния на результаты обработки ППД, но влияет на процесс шлифования и выбирается с учетом требований производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость Vз составляет 30...150 м/мин. Значение усилия ППД выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие Рст (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле: Рст=500+1,66D2, где D - диаметр обкатываемой поверхности заготовки, мм.The workpiece speed V s does not have a noticeable effect on the results of processing PPD, but affects the grinding process and is selected taking into account performance requirements, design features of the workpiece and equipment. Typically, the speed V s is 30 ... 150 m / min. The value of the PPD force is selected depending on the purpose of the processing. The optimal force P article (N), corresponding to the maximum endurance limit, is determined by the formula: P article = 500 + 1.66 D 2 , where D is the diameter of the workpiece being rolled in, mm.

Предлагаемый способ, реализуемый многоэлементным абразивно-алмазным и деформирующим пружинным инструментом для последовательного шлифования и ППД, обеспечивает постоянное усилие контакта абразивно-алмазных и деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью и почти не уменьшает погрешности предшествующей обработки, являясь копирующим.The proposed method, implemented by a multi-element abrasive-diamond and deforming spring tool for sequential grinding and PPD, provides a constant contact force of the abrasive-diamond and deforming elements with the treated surface and almost does not reduce the error of the previous processing, being a copy.

Смазывающе-охлаждающей жидкостью при шлифовании и ППД предлагаемым способом служит сульфофрезол (5%-ная эмульсия). Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.Sulfofresol (5% emulsion) serves as a lubricant-cooling fluid during grinding and PPD by the proposed method. Cast iron processing is recommended without cooling.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500 (см. фиг.1), который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - ⌀27-0,05 мм, эксцентриситеты - 1,65 мм, 3,3 мм, шаг - 28±0,01 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг. Припуск на сторону 0,2 мм. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с помощью пружинного устройства с инструментом в виде пружины с абразивно-алмазными и деформирующими элементами. Пружина была выполнена в виде кольца с алмазным слоем на поверхности эллипсовидных витков, имеющих малую ось а - 18 мм и большую ось b - 25 мм, длина дуги алмазного слоя имела центральный угол α=135°, диаметр проволоки витков - 5 мм, толщина алмазоносного слой 1,0 мм, содержание алмазов при 100%-ной концентрации - 56 карат, на каучукосодержащей связке (аналог - алмазная бесконечная бесшовная лента АЛШБ, используемая на базовом предприятии). Рабочая поверхность деформирующих элементов пружины полировались до Ra=0,08...0,16 мкм.Example. The left screw H41.1016.01.001 of the screw pump EVN5-25-1500 (see figure 1) was processed, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, cross-section diameter of the screw - ⌀27 -0 , 05 mm, eccentricities - 1.65 mm, 3.3 mm, pitch - 28 ± 0.01 mm, roughness R a = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight - 5.8 kg. The allowance on the side of 0.2 mm. Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using a spring device with a tool in the form of a spring with abrasive-diamond and deforming elements. The spring was made in the form of a ring with a diamond layer on the surface of ellipsoidal coils having a small axis a - 18 mm and a large axis b - 25 mm, the length of the arc of the diamond layer had a central angle α = 135 °, the diameter of the coil wire was 5 mm, and the thickness of the diamond bearing a layer of 1.0 mm, the diamond content at a 100% concentration is 56 carats, on a rubber-containing bond (analogue is the diamond endless seamless tape ALSHB used at the base enterprise). The working surface of the deforming elements of the spring was polished to Ra = 0.08 ... 0.16 μm.

Устройство закреплялось на суппорте станка. Смазочно-охлаждающая жидкость - сульфофрезол. Окружная скорость заготовки - Vз=21 м/мин (0,35 м/с), nз=250 об/мин, скорость абразивно-алмазной обработки - VAA=5 м/с, nАА=1600 об/мин при встречном направлении движений вращения заготовки и пружины, продольная подача Sпр=0,25 мм/об, требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Тм=11,5 мин (против Тмбаз=106,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки, с последующим полированием алмазной лентой на токарном станке 1К62 и поверхностным пластическим деформированием традиционным шариковым обкатником на АО "Ливгидромаш"). В результате пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя параметр шероховатости поверхности повысился до Ra=0,4 мкм при исходном значении Ra=3,2 мкм. Твердость поверхности увеличилась на 30...80% при глубине наклепанного слоя 0,3...3 мм. Остаточные напряжения сжатия достигли на поверхности 400...800 МПа.The device was fixed on the support of the machine. Cutting fluid - sulfofresol. The peripheral speed of the workpiece - V s = 21 m / min (0.35 m / s), n s = 250 rpm, the speed of abrasive-diamond processing - V AA = 5 m / s, n AA = 1600 rpm at the opposite direction of rotation of the workpiece and the spring, the longitudinal feed S ol = 0.25 mm / rev, the required roughness and accuracy of the screw surface was achieved after T m = 11.5 min (against T m bases = 106.5 min according to the basic version with traditional grinding with a grinding head, followed by polishing with a diamond tape on a 1K62 lathe and surface plastic deformation with a traditional sha Ikov obkatnikom at JSC "Livgidromash"). As a result of plastic deformation of microroughnesses and the surface layer, the surface roughness parameter increased to Ra = 0.4 μm with the initial value of Ra = 3.2 μm. The surface hardness increased by 30 ... 80% with a riveted layer depth of 0.3 ... 3 mm. The residual compressive stresses reached 400 ... 800 MPa on the surface.

Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68. The cumulative error between any non-adjacent steps was not more than 0.1 mm, the clearance during the control by the straightedge of the protrusions forming in diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

Предлагаемой способ расширяет технологические возможности процессов абразивно-алмазной обработки и поверхностной пластической деформации, повышает параметр шероховатости обработанной поверхности, увеличивает ее твердость на значительную глубину, повышает производительность за счет увеличения пятна контакта большого количества абразивно-алмазных и деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью, а также снижает себестоимость процесса и сокращает расходы на изготовление оснастки.The proposed method extends the technological capabilities of the processes of abrasive-diamond processing and surface plastic deformation, increases the roughness parameter of the treated surface, increases its hardness to a significant depth, increases productivity by increasing the contact spot of a large number of abrasive-diamond and deforming elements with the treated surface, and also reduces the cost of the process and reduces the cost of manufacturing equipment.

Источники информацииInformation sources

1. Патент Германии №665083, кл. 67 с.1, 1940.1. German patent No. 665083, cl. 67 p. 1, 1940.

2. А.с. СССР №852528, М. кл.3, В24D 7/06. Абразивно-алмазный инструмент. Федосеев Л.А. 2420368/25-08, 09.11.76; 07.08.81. Бюл. №29 - прототип.2. A.S. USSR No. 852528, M. cl. 3, B24D 7/06. Abrasive diamond tool. Fedoseev L.A. 2420368 / 25-08, 09.11.76; 08/07/81. Bull. No. 29 is a prototype.

Claims (2)

1. Способ комбинированной обработки путем шлифования и поверхностного пластического деформирования, включающий сообщение вращательного движения заготовке и вращательного движения и продольной подачи пружинному инструменту, отличающийся тем, что используют пружинный инструмент, содержащий корпус с отверстиями в его боковых стенках, в которых смонтированы свободно вращающиеся подшипники скольжения и рабочие абразивно-алмазосодержащие и деформирующие элементы в виде эллипсовидных витков свернутой в кольцо винтовой пружины, наружная рабочая поверхность которых выполнена с деформирующими участками и противоположно расположенными последним абразивно-алмазными участками, нанесенными на упомянутую наружную рабочую поверхность эллипсовидных витков по дуге, центральный угол α которой равен 90°<α<180°, свернутая в кольцо винтовая пружина контактирует с торцами подшипников скольжения, расстояние между которыми равно длине большой оси эллипсовидного витка, установлена в корпусе свободно, охватывает заготовку и установлена на последней с натягом для обеспечения радиальной подачи при шлифовании или статической нагрузки при поверхностном пластическом деформировании, при этом осуществляют вращение от индивидуального электродвигателя с помощью шестерни свернутой в кольцо винтовой пружины и ее вывертывание для обеспечения поверхностного пластического деформирования или шлифования заготовки.1. A method of combined processing by grinding and surface plastic deformation, comprising communicating rotational motion to the workpiece and rotational motion and longitudinal feeding to a spring tool, characterized in that they use a spring tool containing a housing with holes in its side walls, in which freely rotating sliding bearings are mounted and working abrasive-diamond-containing and deforming elements in the form of ellipsoid coils of a coil spring coiled into a ring, outer the working surface of which is made with deforming sections and oppositely located last abrasive-diamond sections deposited on the said outer working surface of ellipsoidal turns in an arc, the central angle α of which is 90 ° <α <180 °, the coil spring coiled into the ring contacts the ends of the bearings , the distance between which is equal to the length of the major axis of the ellipsoidal coil, is installed in the housing freely, covers the workpiece and is mounted on the latter with an interference fit to ensure radial minutes during grinding or filing static load during plastic deformation of the surface, wherein the rotation is performed on the individual motor via gear ring rolled into a helical spring and its screwing to ensure plastic deformation of the surface or sanding the workpiece. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вывертывание свернутой в кольцо винтовой пружины осуществляют с помощью оправки с канавкой на ее наружной поверхности, выполненной шириной, равной не менее длины малой оси эллипсовидного витка, и глубиной, равной половине длины большой оси эллипсовидного витка, и втулки, выполненной с возможностью установки в указанной канавке.2. The method according to claim 1, characterized in that the turning of the coil spring screwed into the ring is carried out using a mandrel with a groove on its outer surface, made of a width equal to at least the length of the small axis of the ellipsoid coil, and a depth equal to half the length of the large axis of the ellipsoid turn, and bushings, made with the possibility of installation in the specified groove.
RU2006132956/02A 2006-09-13 2006-09-13 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation RU2328368C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132956/02A RU2328368C2 (en) 2006-09-13 2006-09-13 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132956/02A RU2328368C2 (en) 2006-09-13 2006-09-13 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006132956A RU2006132956A (en) 2008-03-20
RU2328368C2 true RU2328368C2 (en) 2008-07-10

Family

ID=39279540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132956/02A RU2328368C2 (en) 2006-09-13 2006-09-13 Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2328368C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006132956A (en) 2008-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS62173161A (en) Micro-finishing device and method of surface of work
JP2008023596A (en) Method for processing minute concave portion
RU2328368C2 (en) Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation
RU2328367C2 (en) Spring device for consecutive grinding and surface plastic deformation
RU2325258C2 (en) Abrasive-diamond spring tool
RU2325263C1 (en) Device for grind-rolling
RU2325264C1 (en) Grind-rolling method
RU2201331C2 (en) Flexible embracing abrasive tool for working eccentric shafts and screws
RU2430826C2 (en) Device for surface plastic deformation
RU2324585C1 (en) Device for surface plastic deformation processing with external spring
RU2329133C1 (en) Method of processing with female spring
RU2297317C1 (en) Method of the multi-component shafts rolling
RU2349444C1 (en) Device for burnishing of screws
RU2349443C1 (en) Device for burnishing of screws
RU2318647C1 (en) Method for abrasive-diamond working by means of spring tool
JP2001304267A (en) Sliding member and its manufacturing method
RU2758791C1 (en) Device for grinding thrust center type bodies of rotation
RU2433901C2 (en) Method of rolling with spring rings
RU2303515C1 (en) Strengthening head provided with elastic tool
RU2211130C1 (en) Way of finishing abrasive machining of outer elliptical surfaces
RU2203798C2 (en) Apparatus for abrasive working of screws by embracing tool
RU2297318C1 (en) Rolling device with the deforming spring
RU2129946C1 (en) Apparatus for abrasive working
RU2433898C2 (en) Method of finish machining
RU2268134C1 (en) Floating apparatus for rolling-out non-rigid screws

Legal Events

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

Effective date: 20080914