RU2347663C1 - Device for static-pulse rolling of shafts - Google Patents

Device for static-pulse rolling of shafts Download PDF

Info

Publication number
RU2347663C1
RU2347663C1 RU2007126496/02A RU2007126496A RU2347663C1 RU 2347663 C1 RU2347663 C1 RU 2347663C1 RU 2007126496/02 A RU2007126496/02 A RU 2007126496/02A RU 2007126496 A RU2007126496 A RU 2007126496A RU 2347663 C1 RU2347663 C1 RU 2347663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disks
levers
axis
deforming
deforming elements
Prior art date
Application number
RU2007126496/02A
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 RU2007126496/02A priority Critical patent/RU2347663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347663C1 publication Critical patent/RU2347663C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: mechanics.
SUBSTANCE: device comprises two disks with central holes, one of which has L-shaped holder, and the other is rigidly fixed at the end of the first disk, and deforming elements that are movably installed between disks. Deforming elements are arranged in the form of steel helical cylindrical spring turns from circular wire installed at two yokes that embrace processed billet and are installed on two levers. Levers are hingedly connected to each other with the help of axis installed on one end of levers and are movably installed horizontal between disks one above the other. Lower lever middle rests on external ring of bearing installed between disks and sitting on axis. On the other free end of lower lever there are hydraulic hammer that affects free end of upper lever in pulse manner and loading spring.
EFFECT: technological resources are expanded, processing quality is increased, its high quality is achieved 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.

Известно трехроликовое приспособление для обкатывания нежестких валов, состоящее из державки с роликами, шарнирно соединенная с корпусом, который крепят на суппорте станка [1].Known three-roller device for rolling in non-rigid shafts, consisting of a holder with rollers, pivotally connected to the housing, which is mounted on the support of the machine [1].

Недостатком известного приспособления является ограниченность применения, узкая специализация (только для цилиндрических поверхностей) и низкая производительность, при этом для получения высокого качества необходимо создание больших рабочих усилий, а это требует использование роликов с большим радиусом профиля, что отрицательно влияет на массогабаритные параметры и не всегда осуществимо.A disadvantage of the known 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 profile radius, which negatively affects the overall dimensions and not always feasible.

Известно устройство 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].A device is known for rolling in non-rigid screws, comprising a housing by means of which the device is mounted on a machine support and a holder with deforming elements pivotally connected to the housing, and it is provided with two disks with central holes, one of which is rigidly connected to the housing, and the other disk rigidly attached to the end face of the first disk using spacer sleeves and screws, and between the disks is freely installed using three extensions in the form of tension springs holder, carrying deforming elements, with rings, which are inserted into the end grooves of the holder and axially limit the deforming elements freely located in the groove of the holder’s hole, while to prevent the holder from rotating, it is equipped with a handle located on the periphery, which rests on a roller with an axis fixed between the disks, in addition, stretch marks - springs are fixed on spacer sleeves [2].

Недостатком известного устройства является узкая специализация и невозможность обрабатывать винтов с другими типоразмерами, невозможность регулировки усилия обкатывания, предопределяющее глубину упрочненного слоя и степень упрочнения.A disadvantage of the known 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 устройства, позволяющее 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 rolling around a wide range of non-rigid shafts with cylindrical surfaces coaxial to the axis and with a displaced axis (eccentrics), screw surfaces of screws with a large pitch, as well as reducing costs, increasing productivity and improving the quality of manufacturing, thanks to the use of a device that allows for static-pulse rolling with a multi-element deforming tool on t m is the machine tool, which makes the preliminary roughing the surface of the workpiece.

Поставленная задача решается путем использования предлагаемого устройства для статико-импульсного обкатывания валов, состоящее 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 деформирующие элементы, подвижно установленные между дисками, при этом деформирующие элементы 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 device for static-pulse rolling of the shafts, consisting of two disks with central holes, one of which has a L-shaped holder, with which the device is mounted on the support of the machine, and the other disk is rigidly attached to the end of the first disk with using spacer sleeves and screws, and deforming elements movably mounted between the disks, while the deforming elements are made in the form of rounds of a steel coil spring from a wire round about the cross-section mounted on two rocker arms covering the workpiece, the latter mounted one rigidly and the other pivotally on two levers, which, in turn, are pivotally using 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 of the lower lever rests on the outer ring of the bearing mounted between the disks and sitting on the axis, in addition, a hammer is mounted on the other free end of the lower lever, imp acting on the free end of the upper arm, and the load spring.

Сущность устройства поясняется чертежами.The essence of the device 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.

Предлагаемое устройство предназначено 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 device is intended for static-pulse rolling of non-rigid shafts having cylindrical surfaces coaxial to the axis and with a displaced axis (eccentrics), as well as screws with a large pitch of a wide range.

При обработке предлагаемым устройством заготовке вала сообщают вращательное движение VЗ, а устройству с деформирующими элементами - продольную подачу SПР.When processing the proposed device, the billet of the shaft is informed of a rotational movement V З , and for a device 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 arms at an acute angle to the longitudinal axis of the workpiece, equal to the angle of inclination of the coils 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 - using a strap screwed in, 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 lever 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.

Предлагаемое устройство имеет возможность 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 device has the ability to run various surfaces in two modes: in the mode of constant loading of deforming elements due to the spring, when the hammer does not work and in the mode of pulse-shock rolling.

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 ° from 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 предлагаемого устройства заключается в следующем.The operation of the proposed device is as follows.

Устройство предназначено для финишной обработки поверхностным пластическим деформированием - обкатыванием деталей типа валов, для чего устройство 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. Заготовки обрабатываемого вала сообщают вращательное движение VЗ. Скорость вращения заготовки задают в зависимости от требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки, оборудования. Обычно скорость составляет 3…8 м/мин.The device is intended for finishing by surface plastic deformation - rolling in parts such as shafts, for which the device 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 informs the rotational motion V Z. 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.

Устройству сообщают продольную подачу SПР в одну сторону, которую определяют по формуле:The device informs the longitudinal feed S PR 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 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 30…80% при глубине наклепанного слоя 0,3…3 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 350…750 МПа.As a result of plastic deformation of microroughnesses and the surface layer, the surface roughness parameter rises to R a = 0.1 ... 0.4 μm with the initial value of R a = 0.8 ... 3.2 μm. The surface hardness increases by 30 ... 80% with a riveted layer depth of 0.3 ... 3 mm. The residual compressive stresses reach 350 ... 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 R a = 0.4 ... 1.6 μm, as well as finishing turning of surfaces with a roughness R a = 3.2 μm.

Достоинствами предлагаемого устройства 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 device 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 предлагаемым устройством, 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 device, experimental studies of the shaft treatment were carried out, which had the following dimensions: total length - 1292 mm, length of the machined part - 1200 mm, shaft cross-section diameter - с27 -0.05 mm, roughness R a = 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 предлагаемого 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 the proposed 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 the wire from which the deforming tool coils are wound, the longitudinal feed value) 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 поджатая 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 обработки формируется в условиях длительного действия больших статических усилий [3-5]. В предлагаемом устройстве 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 обработки значительно меньше.The magnitude of the force of a static tightened tool to the work surface and shock-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]. In the proposed device, 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. A 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 устройством предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 4 раз.The ultimate roughness value achieved during processing by the proposed device is R a = 0.08 μm, a possible initial roughness reduction of 4 times is possible.

Импульсные нагрузки, создаваемые предлагаемым 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.Impulse loads created by the proposed 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.

Предлагаемое устройство не сложное по конструкции и надежное в эксплуатации, а способ обкатывания поверхностей вращения устройством отличается простотой в реализации. Получаемые на поверхности упрочняемой заготовки структуры слоев обладают повышенной твердостью, а соответственно, износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению.The proposed device is not complicated in design and reliable in operation, and the method of rolling in surfaces of revolution by the device is simple 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 устройства позволяет повысить производительности обработки в 1,5…2,0 раза и обеспечить высокую точность.Using the proposed device 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. №02 - 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. 02 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)

Устройство для статико-импульсного обкатывания валов, содержащее два диска 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 деформирующие элементы, подвижно установленные между дисками, отличающееся тем, что деформирующие элементы выполнены 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 оперт 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. A device for static-pulse rolling of shafts, containing 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 of the first disk with spacers and screws, and deforming elements, movably mounted between the disks, characterized in that the deforming elements are made in the form of coils of a steel coil spring from a round wire mounted on two covering the workpiece the yoke, the latter are mounted rigidly and the other pivotally on two levers, which are pivotally connected to each other using an axis mounted on one end of the levers, and are movably mounted horizontally between the disks one above the other so that the middle of the lower lever is supported on the outer ring a bearing mounted between the discs and sitting on an axis, in addition, a hydraulic hammer is mounted on the other, free, end of the lower arm, impulse acting on the free end of the upper arm, and a load spring.
RU2007126496/02A 2007-07-11 2007-07-11 Device for static-pulse rolling of shafts RU2347663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007126496/02A RU2347663C1 (en) 2007-07-11 2007-07-11 Device for static-pulse rolling of shafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007126496/02A RU2347663C1 (en) 2007-07-11 2007-07-11 Device for static-pulse rolling of shafts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2347663C1 true RU2347663C1 (en) 2009-02-27

Family

ID=40529769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007126496/02A RU2347663C1 (en) 2007-07-11 2007-07-11 Device for static-pulse rolling of shafts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347663C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117124239A (en) * 2023-08-29 2023-11-28 苏州茂顺成通信技术有限公司 MPP power cable tubular product port processing strutting arrangement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117124239A (en) * 2023-08-29 2023-11-28 苏州茂顺成通信技术有限公司 MPP power cable tubular product port processing strutting arrangement
CN117124239B (en) * 2023-08-29 2024-01-26 苏州茂顺成通信技术有限公司 MPP power cable tubular product port processing strutting arrangement

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
RU2347665C1 (en) Device for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2337806C1 (en) Static-pulse method for rolling screws
RU2347666C1 (en) Method of static-impulse rolling
RU2347667C1 (en) Multirow device for static-impulse rolling
RU2447964C1 (en) Device for rolling outer helical surfaces
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
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
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2297319C1 (en) Overrunning tool
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2297318C1 (en) Rolling device with the deforming spring
RU2383426C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2286240C1 (en) Method of surface plastic deformation
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2287424C1 (en) Device for static-pulse surface plastic deformation by rotating tool
RU2287425C1 (en) Method of static-pulse surface plastic deformation
RU2325265C1 (en) Device for statico-pulse surface plastic deformation
RU2350456C1 (en) Device for pulse strengthening of screws

Legal Events

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

Effective date: 20090712