RU2347662C1 - Method for static-impulse processing of shafts - Google Patents

Method for static-impulse processing of shafts Download PDF

Info

Publication number
RU2347662C1
RU2347662C1 RU2007126495/02A RU2007126495A RU2347662C1 RU 2347662 C1 RU2347662 C1 RU 2347662C1 RU 2007126495/02 A RU2007126495/02 A RU 2007126495/02A RU 2007126495 A RU2007126495 A RU 2007126495A RU 2347662 C1 RU2347662 C1 RU 2347662C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disks
static
workpiece
axis
levers
Prior art date
Application number
RU2007126495/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Дмитрий Евгеньевич Тарасов (RU)
Дмитрий Евгеньевич Тарасов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Владимир Ильич Сотников (RU)
Владимир Ильич Сотников
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Михаил Федорович Селеменев (RU)
Михаил 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 RU2007126495/02A priority Critical patent/RU2347662C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347662C1 publication Critical patent/RU2347662C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: rotary motion is imparted to billet, and feed motion is imparted along processed billet to device. Device consists of two disks with central holes, one of which has L-shaped holder, and the other one is rigidly fixed at the end of the first disk and deforming elements that are movably installed between disks. Static and pulse loads are applied to deforming elements. Deforming elements are arranged in the form of turns of steel helical cylindrical spring from wire of circular section and are serially installed on two yokes that embrace the processed billet. Yokes are installed on two levers, which are hingedly connected to each other with the help of axis installed on one end of levers and are movably installed horizontally between disks one above the other. Lower lever middle rests on external ring of bearing installed between disks and sitting on axis. The other free end of lower lever has hydraulic hammer that affects the free end of upper lever in impulse manner and loading spring fixed to it.
EFFECT: technological resources are expanded, processing quality is increased, its high quality is maintained and prime cost is reduced.
6 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД) нежестких валов с цилиндрическими поверхностями, соосных оси и со смещенной осью (эксцентриков), а также винтов, например, винтовых насосов с большим шагом.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the processing of surface plastic deformation (PPD) of non-rigid shafts with cylindrical surfaces, coaxial to the axis and with an offset axis (eccentrics), as well as screws, for example, screw pumps with a large pitch.

Известен способ и реализующее его трехроликовое приспособление для обкатывания нежестких валов, состоящее из державки с роликами, шарнирно соединенной с корпусом, который крепят на суппорте станка [1].There is a known method and a three-roller device for rolling in non-rigid shafts that implements it, consisting of a holder with rollers pivotally connected to a body that is mounted on a machine support [1].

Недостатком известного способа и приспособления является ограниченность применения, узкая специализация (только для цилиндрических поверхностей) и низкая производительность, при этом для получения высокого качества необходимо создание больших рабочих усилий, а это требует использование роликов с большим радиусом профиля, что отрицательно влияет на массогабаритные параметры и не всегда осуществимо.The disadvantage of this method and device is the limited application, narrow specialization (only for cylindrical surfaces) and low productivity, while to obtain high quality it is necessary to create large working forces, and this requires the use of rollers with a large radius of the profile, which negatively affects the overall dimensions and not always feasible.

Известен способ и устройство, реализующее его, для обкатывания нежестких винтов, содержащее корпус, с помощью которого устройство крепят на суппорте станка, и державку с деформирующими элементами, шарнирно соединенную с корпусом, причем оно снабжено двумя дисками с центральными отверстиями, один из которых жестко соединен с корпусом, а другой диск жестко крепится к торцу первого диска с помощью распорных втулок и винтов, причем между дисками свободно установлена с помощью трех растяжек в виде пружин растяжения державка, несущая деформирующие элементы, с кольцами, которые вставлены в торцовые пазы державки и ограничивают в осевом направлении деформирующие элементы, свободно расположенные в желобе отверстия державки, при этом для предотвращения вращения державки она снабжена рукояткой, расположенной на периферии, которая опирается на ролик с осью, закрепленной между дисками, кроме того, упомянутые растяжки-пружины закреплены на распорных втулках [2, 3].A known method and device that implements it for rolling in non-rigid screws, comprising a housing, with which the device is mounted on a machine support, and a holder with deforming elements, pivotally connected to the housing, and it is equipped with two disks with central holes, one of which is rigidly connected with the case, and the other disk is rigidly attached to the end face of the first disk with spacer sleeves and screws, and a holder carrying a deform is freely installed between the disks with the help of three stretch marks in the form of tension springs bearing elements, with rings that are inserted in the end grooves of the holder and axially limit the deforming elements freely located in the groove of the holder’s opening, while to prevent rotation of the holder, it is equipped with a handle located on the periphery, which rests on a roller with an axis fixed between disks, in addition, the mentioned stretch springs are fixed on spacer sleeves [2, 3].

Недостатком известного способа и устройства является узкая специализация и невозможность обрабатывать винты с другими типоразмерами, невозможность регулировки усилия обкатывания, предопределяющего глубину упрочненного слоя и степень упрочнения.The disadvantage of this method and device is the narrow specialization and the inability to handle screws with other sizes, the inability to adjust the rolling force, which determines the depth of the hardened layer and the degree of hardening.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей оснастки путем обеспечения обработки обкатыванием широкой номенклатуры нежестких валов с цилиндрическими поверхностями, соосных оси и со смещенной осью (эксцентриков), винтовых поверхностей винтов с большим шагом, а также снижение себестоимости, повышение производительности и улучшение качества изготовления благодаря использованию предлагаемого способа, позволяющего осуществить статико-импульсное обкатывание многоэлементным деформирующим инструментом на том же станке, на котором производилась предварительная черновая обработка поверхности заготовки.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the tool by providing processing by rolling a wide range of non-rigid shafts with cylindrical surfaces, coaxial axis and with a displaced axis (eccentrics), screw surfaces of screws with a large pitch, as well as reducing costs, increasing productivity and improving manufacturing quality through the use of the proposed a method that allows for static-pulse rolling with a multi-element deforming tool on the same machine on which preliminary roughing of the surface of the workpiece was carried out.

Поставленная задача решается путем использования предлагаемого способа статико-импульсного обкатывания валов, включающего сообщение вращательного движения заготовке и движения подачи вдоль обрабатываемой заготовки устройству, состоящему из двух дисков с центральными отверстиями, один из которых имеет Г-образную державку, с помощью которой устройство крепят на суппорте станка, а другой диск жестко крепится к торцу первого диска с помощью распорных втулок и винтов, и деформирующих элементов, подвижно установленных между дисками, при этом деформирующие элементы подвергаются воздействию статической и импульсной нагрузки и выполнены в виде витков стальной винтовой цилиндрической пружины из проволоки круглого сечения, установленной на двух охватывающих обрабатываемую заготовку коромыслах, при этом последние установлены одно жестко, а другое шарнирно на двух рычагах, которые, в свою очередь, шарнирно с помощью оси, установленной на одном конце рычагов, соединены друг с другом и подвижно установлены горизонтально между дисками один над другим так, что серединой нижний рычаг опирается на наружное кольцо подшипника, установленного между дисками и сидящего на оси, кроме того, на другом свободном конце нижнего рычага закреплены: гидроударник, импульсно воздействующий на свободный конец верхнего рычага, и нагрузочная пружина.The problem is solved by using the proposed method of static-pulse rolling of the shafts, including the message of the rotational movement of the workpiece and the feed movement along the workpiece to a device consisting of two disks with central holes, one of which has an L-shaped holder, with which the device is mounted on a support machine, and the other disk is rigidly attached to the end face of the first disk using spacer sleeves and screws, and deforming elements movably mounted between the disks when The deforming elements are subjected to static and impulse loads and are made in the form of rounds of a steel coil spring from a round wire mounted on two rocker arms covering the workpiece, the latter mounted rigidly and the other articulated on two levers, which, in turn, pivotally with the help of an axis mounted on one end of the levers, connected to each other and movably mounted horizontally between the disks one above the other so that the middle lower p the lever rests on the outer ring of the bearing, mounted between the disks and sitting on the axis, in addition, on the other free end of the lower lever are fixed: a hammer, which acts on the free end of the upper lever, and a load spring.

Сущность способа поясняется чертежами.The essence of the method is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема обработки и конструкция устройства для статико-импульсного обкатывания нежестких валов на токарном станке, продольный разрез по А-А на фиг.2; на фиг.2 - вид сверху по Д на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид справа по В на фиг.1; на фиг.5 - поперечный разрез по Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - элемент Е на фиг.1, где показано сопряжение деформирующих элементов, закрепленных в коромысле, с обрабатываемой заготовкой.Figure 1 presents the processing diagram and the design of the device for static-pulse rolling of non-rigid shafts on a lathe, a longitudinal section along aa in figure 2; figure 2 is a top view along D in figure 1; figure 3 is a section along BB in figure 1; figure 4 is a right side view in figure 1; figure 5 is a cross section along G-G in figure 1; in Fig.6 - element E in Fig.1, which shows the pairing of deforming elements fixed in the beam, with the workpiece.

Предлагаемый способ предназначен для статико-импульсного обкатывания нежестких валов, имеющих цилиндрические поверхности, соосных оси и со смещенной осью (эксцентриков), а также винтов с большим шагом широкой номенклатуры.The proposed method is intended for static-pulse rolling of non-rigid shafts having cylindrical surfaces, coaxial axes and with a displaced axis (eccentrics), as well as screws with a large pitch of a wide range.

При обработке по предлагаемому способу заготовке вала сообщают вращательное движение VЗ, а устройству, реализующему данный способ, с деформирующими элементами - продольную подачу SПР.When processing according to the proposed method, the shaft blank is reported with a rotational motion V З , and for a device that implements this method, with deforming elements, a longitudinal feed S PR .

Устройство состоит из двух дисков 1 и 2 с центральными отверстиями, один из которых, поз.1, имеет Г-образную державку 3, с помощью которой устройство крепят на суппорте станка (не показан).The device consists of two disks 1 and 2 with central holes, one of which, pos. 1, has a L-shaped holder 3, with which the device is mounted on a machine support (not shown).

Другой диск 2 жестко крепится к торцу первого диска 1 с помощью распорных втулок 4 и винтов 5.Another disk 2 is rigidly attached to the end face of the first disk 1 using spacers 4 and screws 5.

Деформирующие элементы выполнены в виде витков 6 стальной винтовой цилиндрической пружины из проволоки круглого сечения, установленных на двух охватывающих обрабатываемую заготовку 7 коромыслах 8 и 9. С этой целью коромысла 8 и 9 выполнены в виде полудуг, на внутренней поверхности которых в пазах крепятся витки 6 пружины. Витки расположены в пазах, которые выполнены в коромыслах под острым углом к продольной оси заготовки, равным углу наклона витков пружины. Форма и размеры пазов являются ответными виткам пружины, а глубина их более диаметра проволоки пружины. Закрепление витков может быть осуществлено чеканкой (см. фиг.6) либо механически - с помощью планки, прикрученной винтами, однако, жесткое закрепление, например, сваркой или пайкой предпочтительнее и позволяет получать стабильное качество обработки.The deforming elements are made in the form of coils 6 of a steel coil spring from round wire mounted on two rocker arms 8 and 9 that cover the workpiece 7. For this purpose, the rocker arms 8 and 9 are made in the form of half arcs, on the inner surface of which coils 6 of the spring are attached . The coils are located in the grooves, which are made in the rocker arms at an acute angle to the longitudinal axis of the workpiece, equal to the angle of inclination of the coil of the spring. The shape and dimensions of the grooves are reciprocal turns of the spring, and their depth is greater than the diameter of the spring wire. The fastening of the turns can be carried out by chasing (see Fig. 6) or mechanically - with the help of a bracket screwed with screws, however, rigid fastening, for example, by welding or soldering, is preferable and allows to obtain a stable processing quality.

Одно из коромысел, например, 8 установлено жестко с помощью оси 10 и штифта 11, например, на нижнем рычаге 12, а другое коромысло 9 установлено шарнирно с помощью оси 13 на верхнем рычаге 14.One of the rockers, for example, 8 is mounted rigidly using the axis 10 and the pin 11, for example, on the lower arm 12, and the other rocker 9 is pivotally mounted using the axis 13 on the upper arm 14.

Коромысло 9 имеет возможность качаться относительно своей оси 13. Коромысло 9 с деформирующими элементами в виде витков пружины 6 служит прижимным узлом, а коромысло 8 в сборе с деформирующими витками служит направляющим узлом. Это позволяет каждому коромыслу с витками постоянно находиться в контакте с обрабатываемой поверхностью и иметь стабильную распределенную нагрузку на каждый из витков, независимо от их местоположения на обрабатываемой поверхности.The beam 9 has the ability to swing about its axis 13. The beam 9 with deforming elements in the form of turns of the spring 6 serves as a clamping unit, and the beam 8 assembly with deforming turns serves as a guide unit. This allows each rocker with turns to be constantly in contact with the work surface and have a stable distributed load on each of the turns, regardless of their location on the work surface.

Таким образом, две пружины с деформирующими витками 6 охватывают обкатываемую поверхность в поперечном сечении, равномерно располагаясь, друг относительно друга. При таком расположении, с условием качания одного коромысла, витки хорошо отслеживают обкатываемую поверхность, перемещая рычаги относительно дисков посредством нижнего коромысла, служащего направляющим узлом.Thus, two springs with deforming coils 6 cover the rolling surface in cross section, evenly spaced, relative to each other. With this arrangement, with the condition of rocking one rocker arm, the coils well track the rolling surface, moving the levers relative to the disks by means of the lower rocker arm, which serves as a guide assembly.

Рычаги 12 и 14 своими концами шарнирно соединены друг с другом осью 15 и подвижно установлены горизонтально один над другим между дисками 1 и 2, при этом своей серединой нижний рычаг 12 опирается на опору в виде одного или двух подшипников 16, установленных между дисками и смонтированных на оси 17. Эта опора служит для восприятия нагрузки крутящего момента и уменьшения силы трения при перемещении рычагов в их планетарном движении между дисками в момент обкатки поверхностей, имеющих эксцентриситет.The levers 12 and 14 are pivotally connected to each other by an axis 15 and are movably mounted horizontally one above the other between the disks 1 and 2, with the middle of the lower arm 12 resting on a support in the form of one or two bearings 16 mounted between the disks and mounted on axis 17. This support serves to absorb the load of the torque and reduce the friction force when moving the levers in their planetary movement between the disks at the time of running-in surfaces having an eccentricity.

На свободном конце нижнего рычага 12 закреплен гидроударник 18, импульсно воздействующий на свободный конец верхнего рычага 14, и нагрузочная пружина 19. Гидроударник 18 закреплен на площадке 20, которая смонтирована на стойках 21 и 22 на свободном конце нижнего рычага 12. Выходной вал 23 гидроударника 18 осуществляет импульсную нагрузку на наковальню 24, которая установлена на свободном конце верхнего рычага 14. Выходной вал 23 гидроударника 18 смонтирован и расположен в пружине сжатия 19, которая постоянно воздействует на верхний рычаг, упираясь в площадку 20.A hydraulic hammer 18 is mounted on the free end of the lower arm 12, which acts on the free end of the upper arm 14 and the load spring 19. A hydraulic hammer 18 is mounted on a platform 20, which is mounted on the posts 21 and 22 on the free end of the lower arm 12. The output shaft 23 of the hydraulic hammer 18 carries out a pulse load on the anvil 24, which is mounted on the free end of the upper arm 14. The output shaft 23 of the hammer 18 is mounted and located in the compression spring 19, which constantly acts on the upper arm, resting against the area adku 20.

Предлагаемый способ позволяет обкатывать различные поверхности в двух режимах: в режиме постоянного нагружения деформирующих элементов за счет пружины, когда не работает гидроударник и в режиме ударно-импульсного обкатывания.The proposed method allows you to run various surfaces in two modes: in the mode of constant loading of the deforming elements due to the spring, when the hammer does not work and in the pulse-shock rolling mode.

Режим ударно-импульсного обкатывания расширяет технологические возможности приспособления и дает возможность оптимального подбора параметров упрочняющей обработки поверхности.The shock-pulse rolling mode expands the technological capabilities of the device and makes it possible to optimally select the parameters of hardening surface treatment.

Для изменения величины сжатия пружины и соответственно изменения давления на витках в режиме статического обкатывания достаточно изменить расстояние lП или поставить другую пружину с необходимой жесткостью.To change the compression value of the spring and, accordingly, change the pressure on the turns in the static rolling mode, it is enough to change the distance l P or put another spring with the necessary stiffness.

Для установки и снятия нагрузки на обрабатываемую заготовку служит кулачок 25, шарнирно установленный в дисках 1 и 2 и имеющий рукоятку 26. Кулачок 25 при повороте рукоятки 26 на 90° относительно положения, показанного на фиг.1, раздвигает рычаги 12 и 14 и прерывает контакт деформирующих витков с заготовкой, освобождая ее от действия нагрузки.To install and remove the load on the workpiece being processed, a cam 25 is pivotally mounted in the disks 1 and 2 and has a handle 26. The cam 25, when the handle 26 is rotated 90 ° relative to the position shown in Fig. 1, pushes the levers 12 and 14 and breaks the contact deforming turns with the workpiece, freeing it from the action of the load.

Работа по предлагаемому способу осуществляется в следующей последовательности.Work on the proposed method is carried out in the following sequence.

Так как способ предназначен для финишной обработки поверхностным пластическим деформированием - обкатыванием деталей типа валов, то устройство, реализующее данный способ, устанавливают, например, в резцедержатель токарного станка и пропускают через центральное отверстие дисков специальный удлиненный вращающийся центр задней бабки (не показан). Заготовку вала закрепляют в патроне шпинделя передней бабки и поджимают удлиненным центром задней бабки. Заготовке обрабатываемого вала сообщают вращательное движение Уз. Скорость вращения заготовки задают в зависимости от требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки, оборудования. Обычно скорость составляет 3…8 м/мин. Устройству сообщают продольную подачу Snp в одну сторону, которую определяют по формуле:Since the method is intended for finishing by surface plastic deformation — rolling in parts such as shafts, the device that implements this method is installed, for example, in the tool holder of a lathe and a special elongated rotating center of the tailstock (not shown) is passed through the central hole of the disks. The billet of the shaft is fixed in the spindle chuck of the headstock and is pressed by the elongated center of the tailstock. The workpiece of the processed shaft is informed of the rotational movement of the Uz. The speed of rotation of the workpiece is set depending on the required performance, design features of the workpiece, equipment. Typically, the speed is 3 ... 8 m / min. The device reports a longitudinal feed S np in one direction, which is determined by the formula:

SПР=kS1,S PR = kS 1 ,

где k - число деформирующих элементов;where k is the number of deforming elements;

S1 - оптимальная подача на один деформирующий элемент, принимается не более 0,01…0,08 мм/об.S 1 - the optimal feed to one deforming element is taken no more than 0.01 ... 0.08 mm / rev.

В процессе обработки коромысла направляют рычаги по поверхности вала, обеспечивая постоянный гарантированный контакт деформирующих витков с поверхностью детали. Рычаги совершают планетарное движение, опираясь одним концом на неподвижную опору - подшипники, если обрабатывается эксцентричный вал. Диски воспринимают осевые силы, возникающие в процессе обработки, от рычагов, тем самым располагая деформирующие витки нормально к оси заготовки.In the process of processing the rocker arms leverage on the surface of the shaft, providing constant guaranteed contact deforming coils with the surface of the part. The levers perform a planetary motion, resting on one end on a fixed support - bearings, if an eccentric shaft is being machined. Disks perceive axial forces arising during processing from levers, thereby locating deforming turns normally to the axis of the workpiece.

Сущность процесса заключается в том, что деформирующие витки инструмента устанавливаются по внутреннему диаметру DИ, который меньше, чем диаметр обрабатываемой заготовки DЗ, определяемому по формуле:The essence of the process lies in the fact that the deforming turns of the tool are installed according to the inner diameter D And , which is less than the diameter of the workpiece D Z , determined by the formula:

DИ=DЗ-2h,D AND = D W -2h,

где h - натяг, равный 0,01…0,5 мм.where h is an interference fit of 0.01 ... 0.5 mm.

Благодаря натягу часть витка, контактирующего с заготовкой, смещается в радиальном направлении и виток из цилиндрического превращается в эллипс. Деформирующие витки под действием статической нагрузки производят выглаживающее действие, а под действием мгновенной импульсной нагрузки пластически деформируют обрабатываемую поверхность.Due to the interference, the part of the coil in contact with the workpiece is shifted in the radial direction and the coil turns from a cylindrical to an ellipse. Deforming coils under the influence of a static load produce a smoothing effect, and under the action of an instantaneous impulse load plastically deform the surface to be treated.

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 З0…80% при глубине наклепанного слоя 0,3…3 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 3 50… 750 МПа.As a result of plastic deformation of microroughnesses and the surface layer, the surface roughness parameter rises to Ra = 0.1 ... 0.4 μm with the initial value Ra = 0.8 ... 3.2 μm. The surface hardness increases by Z0 ... 80% with a riveted layer depth of 0.3 ... 3 mm. Residual compressive stresses reach 3 50 ... 750 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.

Достоинствами предлагаемого способа являются: уменьшение погрешности предшествующей обработки; многоэлементность устройства позволяет осуществить многопроходность обработки, за счет чего достигается более высокое качество обработки; позволяет разгрузить узлы станка от одностороннего приложения усилия и обрабатывать нежесткие валы; образование определенной макро- и микрогеометрической формы обработанной поверхности, уменьшение параметра шероховатости - сглаживание поверхности, изменение структуры материала за счет поверхностного наклепа и создание определенного напряженного состояния - все это благоприятно действует на износостойкость.The advantages of the proposed method are: reducing the error of the previous processing; multi-element device allows for multi-pass processing, due to which a higher quality of processing is achieved; allows you to unload the machine components from unilateral application of force and handle non-rigid shafts; the formation of a certain macro- and microgeometric shape of the treated surface, a decrease in the roughness parameter — smoothing of the surface, a change in the structure of the material due to surface hardening, and the creation of a certain stress state — all this favorably affects the wear resistance.

Периодическую импульсную нагрузку Рим осуществляют с помощью гидроударника 18, выходной вал 23 которого воздействует на верхний рычаг 14 и далее через коромысло 9 на деформирующие витки пружины 6. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы деформации, которая интенсифицирует процесс поверхностного пластического деформирования и упрочняет поверхностный слой обрабатываемой поверхности. Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами инструмента.The periodic impulse load P is carried out using a hammer 18, the output shaft 23 of which acts on the upper lever 14 and then through the rocker 9 to the deforming coils of the spring 6. The transmitted pulse forms a dynamic component of the deformation force, which intensifies the process of surface plastic deformation and strengthens the surface layer of the processed surface. The ability to rationally use the energy of shock waves is determined by the size of the instrument.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного по предлагаемому способу, проведены экспериментальные исследования обработки вала, который имел следующие размеры: общая длина - 1292 мм, длина обрабатываемой части - 1200 мм, диаметр поперечного сечения вала - ⌀27-0,05 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed method, experimental studies of the shaft processing were carried out, which had the following dimensions: total length - 1292 mm, length of the machined part - 1200 mm, shaft cross-section diameter ⌀27 -0.05 mm, roughness Ra = 0.4 μm; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight - 5.8 kg.

Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с использованием устройства с гидроударником мод. ДОН УПИ совм. с Кар ПТИ с энергией ударов А=250 Дж, максимальной частотой f=960 мин-1 и КПД=0,47. Значения технологических факторов (частоты ударов, диаметр пружины и проволоки, из которой навиты деформирующие витки инструмента, величина продольной подачи) выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность ударного воздействия на элементарную площадку обрабатываемой поверхности в диапазоне 6…10. Дальнейшее увеличение кратности деформирующего воздействия ведет к разупрочнению.Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using a device with a hydraulic hammer mod. DON UPI with Kar PTI with impact energy A = 250 J, maximum frequency f = 960 min -1 and efficiency = 0.47. The values of technological factors (frequency of impacts, the diameter of the spring and wire from which the deforming tool coils are wound, the value of the longitudinal feed) were chosen in such a way as to provide a multiplicity of impact on the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the multiplicity of the deforming effect leads to softening.

Величина силы статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности и ударно-импульсной нагрузки составляла Рст≥25…40 кН; Рим=255…400 кН. Глубина упрочненного статико-импульсной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном упрочнении. Упрочненный слой при традиционной статической обработке формируется в условиях длительного действия больших статических усилий [3-5]. По предлагаемому способу аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии. При близких степенях упрочнения поверхностного слоя, величина статической составляющей нагрузки в предлагаемой статико-импульсной обработке значительно меньше.The value of the force of static preloading of the tool to the work surface and impact-pulse load was P article ≥25 ... 40 kN; P them = 255 ... 400 kN. The depth of the hardened layer by static-pulse processing is 3 ... 4 times higher than with traditional hardening. The hardened layer during traditional static processing is formed under long-term action of large static forces [3-5]. According to the proposed method, a similar depth of the hardened layer is achieved as a result of a short-term impact on the deformation zone of a prolonged energy pulse. At close degrees of hardening of the surface layer, the magnitude of the static component of the load in the proposed static-pulse processing is much less.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя статико-импульсной обработкой показали, что максимальные остаточные напряжения находятся близко к поверхности, как при чеканке, что благоприятно для большинства сопрягаемых деталей механизмов и машин. Сравнение глубины напряженного и упрочненного слоя, градиента напряжений и градиента наклепа показывает, что глубина напряженного слоя в 1,2…1,4 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией поверхностного пластического деформирования.Studies of the stress state of the hardened surface layer by static-pulse treatment showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the mating parts of mechanisms and machines. Comparison of the depth of the stressed and hardened layer, the stress gradient and the hardening gradient shows that the depth of the stressed layer is 1.2 ... 1.4 times greater than the depth of the riveted layer, which is consistent with the theory of surface plastic deformation.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемым способом предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 4 раза.The ultimate roughness value achieved during processing by the proposed method is R a = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by 4 times is possible.

Импульсные нагрузки, создаваемые устройством, благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Наложение колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на деформирующие элементы инструмента, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Импульсные нагрузки способствуют лучшему проникновению смазки в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность инструмента периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях импульсных нагрузок резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия смазки вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.The impulse loads created by the device favorably affect the working conditions of the tool. The imposition of oscillatory motion leads to a more uniform distribution of the load on the deforming elements of the tool, causes additional cyclic movements of the contact surfaces of the tool and the workpiece, facilitates the formation of a hardened surface. Impulse loads contribute to better penetration of the lubricant into the treatment area. When vibration is applied, the deforming surface of the tool periodically “rests”, which helps to increase its resistance. Processing under pulsed loads dramatically increases the efficiency of the cooling, dispersing and plasticizing action of the lubricant due to the facilitation of its access to the contact zone between the tool and the workpiece.

Предлагаемый способ обкатывания поверхностей вращения отличается простотой в реализации. Получаемые на поверхности упрочняемой заготовки структуры слоев обладают повышенной твердостью, а соответственно, износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению.The proposed method of rolling in surfaces of revolution is easy to implement. The layer structures obtained on the surface of the hardened billet have increased hardness and, accordingly, wear resistance and resistance to fatigue failure.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить производительности обработки в 1,5…2,0 раза и обеспечить высокую точность.Using the proposed method allows to increase processing productivity by 1.5 ... 2.0 times and to ensure high accuracy.

Источники информацииInformation sources

1 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. С.387, рис.6.1 Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M .: Mechanical Engineering, 1985. P.387, Fig. 6.

2. Патент РФ №2268134, МПК В24В 39/00. Плавающее устройство для обкатывания нежестких винтов. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Самойлов Н.Н., Афанасьев Б.И., Катунин А.А., Фомин Д.С. Заявка 2004128667, 27.09.2004; 20.01.2006. Бюл. №2 - прототип.2. RF patent No. 2268134, IPC V24V 39/00. Floating device for rolling in non-rigid screws. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Samoilov N.N., Afanasyev B.I., Katunin A.A., Fomin D.S. Application 2004128667, 09/27/2004; 01/20/2006. Bull. No. 2 is a prototype.

3. Патент РФ №2268135, МПК В24В 39/00. Способ обкатывания нежестких винтов. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Самойлов Н.Н., Афанасьев Б.И., Катунин А.А., Фомин Д.С. Заявка 2004128668, 27.09.2004; 20.01.2006. Бюл. №2.3. RF patent No. 2268135, IPC V24V 39/00. The method of running in non-rigid screws. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Samoilov N.N., Afanasyev B.I., Katunin A.A., Fomin D.S. Application 2004128668, 09/27/2004; 01/20/2006. Bull. No. 2.

4. Патент РФ №2275288, МПК В24В 39/04. Охватывающий деформирующий инструмент. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Самойлов Н.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С. Заявка 2004131325/02, 26.10.2004; 27.04.2006. Бюл. №12.4. RF patent No. 2275288, IPC V24V 39/04. The covering deforming tool. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Samoilov N.N., Afanasyev B.I., Fomin D.S. Application 2004131325/02, 10.26.2004; 04/27/2006. Bull. No. 12.

5. Патент РФ №2275289, МПК В24В 39/04. Способ поверхностного пластического деформирования охватывающими кольцами. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Самойлов Н.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С. Заявка 2004131340, 26.10.2004; 27.04.2006. Бюл. №12.5. RF patent No. 2275289, IPC V24V 39/04. Method of surface plastic deformation by female rings. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Samoilov N.N., Afanasyev B.I., Fomin D.S. Application 2004131340, 10.26.2004; 04/27/2006. Bull. No. 12.

Claims (1)

Способ статико-импульсного обкатывания валов, включающий сообщение вращательного движения заготовке и движения подачи вдоль обрабатываемой заготовки устройству, состоящему из двух дисков с центральными отверстиями, один из которых имеет Г-образную державку для крепления устройства на суппорте станка, а другой диск жестко закреплен на торце первого диска с помощью распорных втулок и винтов, и деформирующих элементов, подвижно установленных между дисками, отличающийся тем, что осуществляют воздействие статической и импульсной нагрузками на деформирующие элементы, выполненные в виде витков стальной винтовой цилиндрической пружины из проволоки круглого сечения, установленной на двух охватывающих обрабатываемую заготовку коромыслах, последние установлены одно жестко, а другое шарнирно на двух рычагах, которые шарнирно соединены друг с другом с помощью оси, установленной на одном конце рычагов, и подвижно установлены горизонтально между дисками один над другим так, что серединой нижний рычаг опирается на наружное кольцо подшипника, установленного между дисками и сидящего на оси, кроме того, на другом, свободном, конце нижнего рычага закреплены гидроударник, импульсно воздействующий на свободный конец верхнего рычага, и нагрузочная пружина. The method of static-pulse rolling of the shafts, including a message of the rotational movement of the workpiece and the feed movement along the workpiece, to a device consisting of two disks with central holes, one of which has an L-shaped holder for mounting the device on the machine support, and the other disk is rigidly fixed to the end the first disk using spacer sleeves and screws, and deforming elements movably mounted between the disks, characterized in that they carry out the action of static and pulse loads on deforming elements made in the form of coils of a steel coil spring from a round wire mounted on two rocker arms covering the workpiece, the latter are mounted rigidly and the other pivotally on two levers that are pivotally connected to each other using an axis mounted on one end of the levers, and movably mounted horizontally between the disks one above the other so that the middle of the lower lever rests on the outer ring of the bearing mounted between the disks and sitting acting on the axis, in addition, on the other, free, end of the lower lever, a hydraulic hammer is mounted, which impulse acts on the free end of the upper lever, and a load spring.
RU2007126495/02A 2007-07-11 2007-07-11 Method for static-impulse processing of shafts RU2347662C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007126495/02A RU2347662C1 (en) 2007-07-11 2007-07-11 Method for static-impulse processing of shafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007126495/02A RU2347662C1 (en) 2007-07-11 2007-07-11 Method for static-impulse processing of shafts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2347662C1 true RU2347662C1 (en) 2009-02-27

Family

ID=40529768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007126495/02A RU2347662C1 (en) 2007-07-11 2007-07-11 Method for static-impulse processing of shafts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347662C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2347664C1 (en) Method for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2337806C1 (en) Static-pulse method for rolling screws
RU2347666C1 (en) Method of static-impulse rolling
RU2347665C1 (en) Device for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2447964C1 (en) Device for rolling outer helical surfaces
RU2347667C1 (en) Multirow device for static-impulse rolling
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing
RU2297317C1 (en) Method of the multi-component shafts rolling
RU2324584C1 (en) Method of statico-impulse surface plastic deformation
RU2367563C1 (en) Springing hardening attachment
RU2297319C1 (en) Overrunning tool
RU2297318C1 (en) Rolling device with the deforming spring
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2286240C1 (en) Method of surface plastic deformation
RU2350456C1 (en) Device for pulse strengthening of screws
RU2361714C1 (en) Finishing-hardening tool
RU2366561C1 (en) Device for shaft pulsed surface hardening
RU2314906C1 (en) Vibration apparatus for finish and strengthen working

Legal Events

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

Effective date: 20090712