RU2350456C1 - Device for pulse strengthening of screws - Google Patents

Device for pulse strengthening of screws Download PDF

Info

Publication number
RU2350456C1
RU2350456C1 RU2007141329/02A RU2007141329A RU2350456C1 RU 2350456 C1 RU2350456 C1 RU 2350456C1 RU 2007141329/02 A RU2007141329/02 A RU 2007141329/02A RU 2007141329 A RU2007141329 A RU 2007141329A RU 2350456 C1 RU2350456 C1 RU 2350456C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deforming elements
springs
waveguide
workpiece
striker
Prior art date
Application number
RU2007141329/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Александр Сергеевич Тарапанов (RU)
Александр Сергеевич Тарапанов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Владимир Ильич Сотников (RU)
Владимир Ильич Сотников
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Павел Александрович Колесников (RU)
Павел Александрович Колесников
Олес Сергеевна Заброда (RU)
Олеся Сергеевна Заброда
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 RU2007141329/02A priority Critical patent/RU2350456C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2350456C1 publication Critical patent/RU2350456C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes; tool.
SUBSTANCE: device comprises body with deforming elements installed in it, striker and wave guide arranged with the possibility of periodical pulse load application. Deforming elements are arranged in the form of disk springs having solid flat peripheral end surface, and in central part - conic surface with radial slots and interrupted central hole. Disk springs are coaxially mounted in rings with the help of damper and are assembled in packet with spacer rings and with location of their radial slots in staggered order relative to each other. Specified packet of disk springs is installed between internal collar of nut fixed on the body and wave guide.
EFFECT: technological resources are expanded, efficiency is increased, and prime cost is reduced.
6 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей валов или винтов из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) с импульсным нагружением деформирующего инструмента.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods and devices for finishing and hardening the treatment of surfaces of parts of shafts or screws of steels and alloys by surface plastic deformation (PPD) with impulse loading of a deforming tool.

Известна упрочняющая головка с упругим инструментом, которая содержит корпус с расположенными на его торцах фланцами, и деформирующие элементы в виде витков винтовой цилиндрической пружины, установленной в корпусе и выполненной из стальной проволоки круглого сечения, причем пружина свернута по винтовой линии с возможностью схватывания заготовки и жестко закреплена концами во фланцах, выполненных с возможностью вращения и фиксации в окружном положении для обеспечения воздействия на заготовку витков пружины, которые расположены поперек заготовки [1].Known hardening head with an elastic tool, which contains a housing with flanges located on its ends, and deforming elements in the form of turns of a coil spring installed in the housing and made of steel wire of circular cross section, and the spring is folded along a helix with the possibility of setting the workpiece and rigidly fixed by the ends in the flanges, made with the possibility of rotation and fixation in the circumferential position to ensure the impact on the workpiece of the coil of spring billet nuts [1].

Известный способ и устройство отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, сложностью конструкции и низкой производительностью, а также требует очень больших усилий для эффективной обработки.The known method and device is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, design complexity and low productivity, and also requires very great efforts for efficient processing.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом винтовой поверхности винтов путем использования устройства и инструмента специальной формы с большим количеством деформирующих элементов, на которые воздействует периодическая импульсная нагрузка, что позволяет увеличить производительность и снизить расходы на изготовление, благодаря простоте конструкции.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of pulsed processing by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer and the microrelief of the screw surface of the screws by using a device and a special tool with a large number of deforming elements that are affected by periodic pulsed load, which allows to increase productivity and reduce costs manufacturing due to simplicity of design.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для импульсного упрочнения валов или винтов винтовых насосов, которое содержит корпус с расположенными в нем деформирующими элементами, бойком и волноводом, к которому прикладывают периодическую импульсную нагрузку, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов (ГГИ), причем деформирующие элементы выполнены в форме тарельчатых пружин, имеющих сплошную плоскую периферийную торцовую поверхность, а в центральной части - коническую поверхность с углом наклона α к центральной оси и радиальными пазами, а также прерывистое центральное отверстие, в котором расположена заготовка обрабатываемого винта, причем тарельчатые пружины коаксиально смонтированы в кольцах с помощью демпфера и набраны в пакет с распорными кольцами и радиальными пазами, расположенными в шахматном порядке относительно друг друга и выпуклыми коническими торцами друг к другу, а упомянутый пакет установлен между внутренним буртиком гайки, которая закреплена на корпусе, и волноводом, выполненным в виде втулки, кроме того, в виде втулки выполнен боек, так как корпус представляет собой два коаксиальных цилиндра, в центральном отверстии которых расположена заготовка.The problem is solved using the proposed device for pulsed hardening of shafts or screws of screw pumps, which contains a housing with deforming elements located therein, a striker and a waveguide, to which a periodic pulsed load generated by a hydraulic pulse generator (GGI) is applied, and the deforming elements are made in the shape of Belleville springs having a continuous flat peripheral end surface, and in the central part a conical surface with an inclination angle α to the prices the swivel axis and radial grooves, as well as a discontinuous central hole in which the workpiece of the screw being machined is located, and the Belleville springs are coaxially mounted in rings with a damper and stacked in a bag with spacer rings and radial grooves staggered relative to each other and convex conical end faces to each other, and the said package is installed between the inner flange of the nut, which is mounted on the housing, and the waveguide, made in the form of a sleeve, in addition, in the form of a sleeve a striker is made, since the casing is two coaxial cylinders, in the central hole of which a workpiece is located.

Сущность конструкции устройства поясняется чертежами.The essence of the design of the device is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема обработки предлагаемым устройством для импульсного упрочнения винтовых поверхностей винтов, частичный продольный разрез, тарельчатые пружины в свободном, ненагруженном состоянии; на фиг.2 - то же, тарельчатые пружины в нагруженном состоянии; на фиг.3 - то же, совмещенный продольный разрез, тарельчатые пружины в свободном ненагруженном (выше продольной оси) и нагруженном (ниже продольной оси) состоянии; на фиг.4 - поперечное сечение А-А на фиг.1; на фиг.5 - схема к расчету угла наклона конической части тарельчатой пружины; на фиг.6 - элемент В на фиг.4.Figure 1 presents the processing scheme of the proposed device for pulse hardening of screw surfaces of screws, a partial longitudinal section, disk springs in a free, unloaded state; figure 2 is the same, Belleville springs in a loaded state; figure 3 - the same combined longitudinal section, cup springs in a free unloaded (above the longitudinal axis) and loaded (below the longitudinal axis) state; figure 4 is a cross section aa in figure 1; figure 5 is a diagram for calculating the angle of inclination of the conical part of the Belleville spring; figure 6 - element In figure 4.

Предлагаемое устройство предназначено для поверхностного пластического деформирования (ППД) упрочнения валов или винтовых поверхностей винтов винтовых насосов с использованием периодической импульсной нагрузки на деформирующие элементы.The proposed device is intended for surface plastic deformation (PPD) hardening of shafts or screw surfaces of the screws of screw pumps using periodic pulsed loads on deforming elements.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1, представляющий собой два коаксиальных цилиндра: наружный 2 и внутренний 3, через центральное отверстии последнего пропускают заготовку 4. С одного торца корпуса 1 (например, слева согласно фиг.1) в наружном цилиндре 2 расположены: волновод 5, выполненный в виде двухступенчатой втулки, и боек 6 в виде одноступенчатой втулки. Вырабатываемые ГГИ (не показан) периодические импульсы передаются в гидроцилиндр 2 и воспринимаются бойком 6, который передает их волноводу 5 в виде периодической импульсной нагрузки РИМ [2-6].The proposed device comprises a housing 1, which is two coaxial cylinders: the outer 2 and the inner 3, through the Central hole of the latter pass the workpiece 4. From one end of the housing 1 (for example, on the left according to figure 1) in the outer cylinder 2 are located: waveguide 5, made in the form of a two-stage sleeve, and the hammer 6 in the form of a single-stage sleeve. Generated by the GGI (not shown) periodic pulses are transmitted to the hydraulic cylinder 2 and are sensed by the striker 6, which transmits them to the waveguide 5 in the form of a periodic pulsed load P IM [2-6].

Расположенные в корпусе 1 деформирующие элементы 7 выполнены в форме тарельчатых пружин и имеют сплошную плоскую периферийную торцовую поверхность, а в центральной части - коническую поверхность с углом наклона α к поперечной плоскости, перпендикулярной центральной продольной оси. Центральная коническая часть тарельчатой пружины 7 выполнена с радиальными пазами, благодаря которым образованы лепестки 7Л, консольно закрепленные на периферийной плоской части тарельчатой пружины. В результате такой конструкции тарельчатой пружины внутренняя поверхность ее отверстия, контактирующая с заготовкой, является прерывистой.The deforming elements 7 located in the housing 1 are made in the form of disk springs and have a continuous flat peripheral end surface, and in the central part there is a conical surface with an angle of inclination α to the transverse plane perpendicular to the central longitudinal axis. The Central conical part of the Belleville spring 7 is made with radial grooves, due to which the petals 7 L are formed , cantileverly mounted on the peripheral flat part of the Belleville spring. As a result of this design of the disk spring, the inner surface of its hole in contact with the workpiece is discontinuous.

Тарельчатая пружина 7 коаксиально смонтирована в кольце 8 с помощью демпфера 9. Демпфер 9 изготовлен из резины, которая с помощью вулканизации соединяет пружину 7 с кольцом 8.The Belleville spring 7 is coaxially mounted in the ring 8 using a damper 9. The damper 9 is made of rubber, which, by vulcanization, connects the spring 7 to the ring 8.

Кольцо 8 жестко закреплено в корпусе устройства, в то время как тарельчатая пружина 7 имеет возможность перемещаться в пространстве как в осевом, так и радиальном направлениях. Эти перемещения пружины 7, осуществляемые благодаря демпферу 9, необходимы для ее самоустановки по обрабатываемой винтовой поверхности винтов винтовых насосов, которая, как правило, выполняется с эксцентриситетом «е».The ring 8 is rigidly fixed in the housing of the device, while the cup spring 7 has the ability to move in space in both axial and radial directions. These movements of the spring 7, due to the damper 9, are necessary for its self-installation on the machined screw surface of the screws of the screw pumps, which, as a rule, is performed with an eccentricity "e".

Четное количество пружин 7, но не менее двух, набраны в пакет с распорными кольцами 10 и радиальными пазами, расположенными в шахматном порядке относительно друг друга и выпуклыми коническими торцами друг к другу. Пакет пружин 7 установлен между внутренним торцовым буртиком гайки 11, которая закреплена на корпусе 1, и волноводом 5, при этом последний контактирует со сплошной плоской периферийной торцовой поверхностью тарельчатой пружины. Боек 6 воспринимает перепады давления масла - импульсы, вырабатываемые ГГИ и поступающие в гидроцилиндры 2 и 3, и передает периодическую импульсную нагрузку РИМ в виде удара по волноводу 5. При перемещении волновода 5 справа налево, согласно фиг.1-3, тарельчатые пружины 7 воспринимают на себя периодическую импульсную нагрузку Рим, благодаря которой они перемещаются к внутреннему торцовому буртику гайки 11 и их конические части прогибаются, приближаясь к поперечной плоскости, проходящей через торцовую плоскую периферийную часть тарельчатой пружины. Угол наклона α лепестков конической части и диаметр отверстия тарельчатой пружины уменьшаются (см. фиг.5).An even number of springs 7, but not less than two, are stacked with spacer rings 10 and radial grooves staggered relative to each other and with convex conical ends to each other. A package of springs 7 is installed between the inner end flange of the nut 11, which is mounted on the housing 1, and the waveguide 5, while the latter is in contact with a continuous flat peripheral end surface of the disk spring. The firing pin 6 senses the oil pressure drops - pulses generated by the GGI and entering the hydraulic cylinders 2 and 3, and transmits a periodic impulse load P IM in the form of an impact on the waveguide 5. When moving the waveguide 5 from right to left, according to figures 1-3, cup springs 7 perceive the periodic impulse load Rome, due to which they move to the inner end flange of the nut 11 and their conical parts bend, approaching the transverse plane passing through the end flat peripheral part of the disk plate dinners. The angle of inclination α of the petals of the conical part and the diameter of the hole of the Belleville spring are reduced (see figure 5).

Острые кромки деформирующих элементов пружин - лепестков 7Л, непосредственно контактирующих с обрабатываемой поверхностью заготовки 4, выполнены закругленными с радиусом R=H/2, где Н - толщина тарельчатых пружин, мм.The sharp edges of the deforming elements of the springs - petals 7 L , which are in direct contact with the workpiece surface 4, are made rounded with a radius R = H / 2, where H is the thickness of the Belleville springs, mm.

Общая продольная периодическая импульсная нагрузка РИМ волновода воспринимается всем пакетом тарельчатых пружин и равномерно распределяется на каждую пружину. Это значит, что каждая тарельчатая пружины 7 оказывает упрочняющее воздействие с импульсной нагрузкой РИМН, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности.The total longitudinal periodic pulsed load P IM of the waveguide is perceived by the whole package of Belleville springs and is evenly distributed to each spring. This means that each Belleville spring 7 has a reinforcing effect with a pulse load P IM N directed along the normal to the surface to be treated.

Номинальный внутренний диаметр отверстия dТ тарельчатой пружины равен: dТ=dЗ+2z мм,The nominal internal diameter of the hole d T of the Belleville spring is: d T = d Z + 2z mm,

где dТ - внутренний диаметр отверстия тарельчатой пружины в свободном, ненагруженном состоянии, мм;where d T is the inner diameter of the disk spring hole in a free, unloaded state, mm;

dз-упрочняемый диаметр заготовки, мм;-uprochnyaemy diameter d of the workpiece, mm;

z - гарантированный зазор, необходимый для свободного ввода обрабатываемой заготовки винта в устройство, мм; рекомендуются следующие значения гарантированного зазора: 20<dз<30 z=0,1; 30<dЗ<50 z=0,2; 50<dз<80 z=0,3; 80<dз z=0,4.z - guaranteed clearance required for free entry of the workpiece screw into the device, mm; The following guaranteed clearance values are recommended: 20 <d z <30 z = 0.1; 30 <d s <50 z = 0,2; 50 <d s <80 z = 0.3; 80 <d z z = 0.4.

Угол наклона α конической части тарельчатой пружины зависит от длины лепестка у, гарантированного зазора z и величины натяга h и должен быть не менее: α>arc cos (1-z/y-h/y), град.The angle of inclination α of the conical part of the Belleville spring depends on the length of the petal y, the guaranteed clearance z and the interference value h and must be at least: α> arc cos (1-z / y-h / y), deg.

где а - угол наклона конической части тарельчатой пружины, мм;where a is the angle of inclination of the conical part of the Belleville spring, mm;

у - длина образующей конуса тарельчатой пружины, т.е. длина лепестка, мм;y is the length of the generatrix of the cone of the Belleville spring, i.e. petal length, mm;

h - натяг, необходимый для упрочнения, мм.h is the tightness necessary for hardening, mm

Однако деформирующие элементы пружины не достигают минимального диаметра dТmin, ввиду того, что последний меньше диметра обрабатываемой заготовки dЗ, благодаря этому создается натяг h, при этом все деформирующие элементы - лепестки 7Л пружины контактируют с обрабатываемой винтовой поверхностью, и реализуется упрочнение поверхности заготовки.However, the deforming elements of the spring do not reach the minimum diameter d T min , due to the fact that the latter is less than the diameter of the workpiece d 3 , due to this, an interference fit h is created, while all deforming elements — petals 7 L of the spring — are in contact with the treated helical surface and surface hardening is realized blanks.

В качестве механизма импульсного нагружения тарельчатых пружин применяется гидравлический генератор импульсов [4, 5] или другой известной конструкции (не показан).A hydraulic pulse generator [4, 5] or other known design (not shown) is used as a mechanism for pulse loading of Belleville springs.

Тарельчатые пружины 7 могут быть выполнены по ГОСТ 3057-79 из стали 60С2А (или другой пружинной стали по ГОСТ 14963-78) с различными размерами контактирующих с заготовкой деформирующих элементов. Чем больше радиальных пазов имеет тарельчатая пружина, тем меньше ее жесткость и сопротивляемость прогибу и тем меньше площадь контакта деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью.Belleville springs 7 can be made according to GOST 3057-79 from steel 60C2A (or other spring steel according to GOST 14963-78) with different sizes of deforming elements in contact with the workpiece. The more radial grooves a Belleville spring has, the less its rigidity and resistance to deflection and the smaller the contact area of the deforming elements with the work surface.

При обработке заготовка получает вращение Vз, а устройство для упрочнения - движение продольной подачи Sпр вдоль оси обрабатываемой заготовки. Во время ввода устройства в обрабатываемое отверстие деформирующие тарельчатые пружины 7 находятся в свободном состоянии и их внутренний диаметр отверстия больше наружного диаметра обрабатываемого винта; количество тарельчатых пружин 7 в пакете должно быть четное, не менее двух и зависит от конкретных условий обработки и технических требований, предъявляемых к обрабатываемой поверхности, устанавливается экспериментально с учетом конструктивных особенностей.When processing the workpiece receives a rotation V s , and the device for hardening - the movement of the longitudinal feed S CR along the axis of the workpiece. During input of the device into the hole to be processed, the deforming disk springs 7 are in a free state and their inner diameter is larger than the outer diameter of the screw being machined; the number of Belleville springs 7 in the package must be even, at least two and depends on the specific processing conditions and technical requirements for the surface to be treated, it is established experimentally taking into account design features.

Периодическую импульсную РИМ нагрузку прикладывают в направлении продольной подачи и благодаря особенностям конструкции деформирующих элементов - тарельчатых пружин, направляют ее по нормали к обрабатываемой поверхности.A periodic pulsed P IM load is applied in the direction of the longitudinal feed and, thanks to the design features of the deforming elements - Belleville springs, direct it along the normal to the work surface.

Периодическая импульсная нагрузка Рим должна быть больше суммарной силы, требуемой для деформации тарельчатых пружин и силы, необходимой для упрочнения. Отвод волновода и бойка после удара в первоначальное положение (согласно фиг.1-3 вправо) осуществляется за счет упругости тарельчатых пружин и возвращения их в первоначальное свободное состояние. Амортизатор 12, установленный на торце цилиндра 3, предназначен для смягчения удара при отводе волновода в исходное положение.The periodic impulse load of Rome must be greater than the total force required for the deformation of the Belleville springs and the force necessary for hardening. The removal of the waveguide and the striker after impact in the initial position (according to Fig.1-3 to the right) is due to the elasticity of the Belleville springs and return them to their original free state. The shock absorber 12, mounted on the end of the cylinder 3, is designed to mitigate the impact when the waveguide is retracted to its original position.

В результате удара бойка 6 по волноводу 5 и последнего по торцу пакета тарельчатых пружин, деформирующие элементы воздействуют на обрабатываемую поверхность с цикличностью, задаваемой гидравлическим генератором импульсов. Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами деформирующих пружин.As a result of the impact of the striker 6 on the waveguide 5 and the last on the end of the packet of Belleville springs, the deforming elements act on the surface to be treated with the cyclicity set by the hydraulic pulse generator. The ability to rationally use the energy of shock waves is determined by the size of the deforming springs.

Устройство предназначено для импульсного упрочнения поверхностным пластическим деформированием деталей типа валов или винтов винтовых насосов, для чего устройство устанавливают, например, на суппорте токарного станка и пропускают через центральное отверстие специальный удлиненный вращающийся центр задней бабки (не показан). Заготовку вала или винта закрепляют в патроне 13 шпинделя 14 передней бабки 15 и поджимают центром 16 задней бабки 17. Заготовке обрабатываемого вала или винта сообщают вращательное движение Vз. Скорость вращения заготовки задают в зависимости от требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки, оборудования.The device is intended for pulse hardening by surface plastic deformation of parts such as shafts or screws of screw pumps, for which the device is installed, for example, on a support of a lathe and a special elongated rotating center of the tailstock (not shown) is passed through the central hole. The workpiece of the shaft or screw is fixed in the chuck 13 of the spindle 14 of the front headstock 15 and is pressed by the center 16 of the back headstock 17. The workpiece of the processed shaft or screw is informed of a rotational movement V s . The speed of rotation of the workpiece is set depending on the required performance, design features of the workpiece, equipment.

Обычно скорость составляет 3…8 м/мин. Устройству сообщают продольную подачу Sпр в одну сторону.Typically, the speed is 3 ... 8 m / min. The device reports a longitudinal feed S ol in one direction.

Глубина упрочненного слоя обработанного предлагаемым способом достигает 1,5…2,5 мм, что значительно (в 3…4 раза) больше, чем при традиционном статическом упрочнении. Наибольшая степень упрочнения составляет 15…30%. В результате импульсной обработки по сравнению с традиционным раскатыванием эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 1,8…2,7 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более, - в 1,7…2,2 раза.The depth of the hardened layer treated by the proposed method reaches 1.5 ... 2.5 mm, which is significantly (3 ... 4 times) more than with traditional static hardening. The greatest degree of hardening is 15 ... 30%. As a result of pulsed processing compared to traditional rolling, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases by 1.8 ... 2.7 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more by 1.7 ... 2, 2 times.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного предлагаемым устройством, проведены экспериментальные исследования обработки винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - ⌀27-0,05 мм, эксцентриситет - 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.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed device, experimental studies of the treatment of the screw of the left H41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500 were carried out, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, transverse diameter screw sections - ⌀27 -0.05 mm, eccentricity - 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.

Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с использованием предлагаемого устройства, оснащенного гидравлическим генератором импульсов.Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using the proposed device equipped with a hydraulic pulse generator.

Значения технологических факторов (частоты ударов, величины 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.The values of technological factors (impact frequency, feed rate) were chosen in such a way as to ensure the 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 и импульсного поджатия деформирующих элементов к обрабатываемой поверхности составляла Рст>25…40 кН; РИМ=255…400 кН. Глубина упрочненного импульсной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном раскатывании. Обработка предлагаемым устройством позволяет повысить производительность в 1,5…2,0 раза и обеспечить высокую точность.The magnitude of the strength of the static and pulsed preload of the deforming elements to the treated surface was P article > 25 ... 40 kN; P MI = 255 ... 400 kN. The depth of the layer hardened by pulsed processing is 3 ... 4 times higher than with traditional rolling. The processing of the proposed device can improve productivity by 1.5 ... 2.0 times and ensure high accuracy.

Упрочненный слой при традиционном статическом раскатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым устройством 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 предлагаемым устройством значительно меньше.The hardened layer in the traditional static rolling is formed under long-term action of large static forces. The proposed device the same depth of the hardened layer is achieved as a result of short-term exposure to 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 of the proposed device is much less.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя 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 1,1…1,3 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией поверхностного пластического деформирования. Достигаемая в процессе обработки предельная величина шероховатости составляет Rа=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 4 раза.Studies of the stress state of the hardened surface layer by pulsed processing showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the interfaced 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 1.1 ... 1.3 times greater than the depth of the riveted layer, which is consistent with the theory of surface plastic deformation. The ultimate roughness value achieved during processing is R a = 0.08 μm; a possible initial roughness decrease by 4 times is possible.

Микровибрации в процессе обработки благоприятно сказываются на условиях работы тарельчатых пружин. Наложение малого по амплитуде колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на деформирующие элементы, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей деформирующих элементов и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Колебания способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность инструмента периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях колебаний резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.Microvibrations during processing favorably affect the working conditions of Belleville springs. The imposition of a small amplitude oscillatory motion leads to a more uniform distribution of the load on the deforming elements, causes additional cyclic movements of the contact surfaces of the deforming elements and the workpiece, facilitates the formation of a hardened surface. Fluctuations contribute to a better penetration of the cutting fluid (coolant) into the treatment area. When vibration is applied, the deforming surface of the tool periodically “rests”, which helps to increase its resistance. Processing under vibration conditions dramatically increases the efficiency of the cooling, dispersing and plasticizing action of the coolant due to the facilitation of its access to the contact zone of the tool and the workpiece.

Прелагаемое устройство расширяет технологические возможности импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом внутренней поверхности путем использования устройства и инструмента специальной формы с большим количеством деформирующих элементов, что позволяет увеличить производительность и снизить расходы на изготовление.The proposed device extends the technological capabilities of pulsed processing by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer and the microrelief of the inner surface by using a device and a special tool with a large number of deforming elements, which allows to increase productivity and reduce manufacturing costs.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2303515, МКИ В24В 39/04. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И. и др. Упрочняющая головка с упругим инструментом. №2005137070/02, 05.07.2005; 20.09.2006. Бюл. №26 - прототип.1. RF patent 2303515, MKI V24V 39/04. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I. and others. Reinforcing head with an elastic tool. No. 2005137070/02, 07/05/2005; 09/20/2006. Bull. No. 26 is a prototype.

2. Патент РФ 2283748, МКИ В24В 39/02. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Афонин А.Н., Самойлов Н.Н. Устройство для статико-импульсного раскатывания. №2005121091/02, 05.07.2005; 20.09.2006. Бюл. №26.2. RF patent 2283748, MKI V24V 39/02. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Soloviev D.L., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Afonin A.N., Samoilov N.N. Device for static-pulse rolling. No. 2005121091/02, 07/05/2005; 09/20/2006. Bull. No. 26.

3. А.с. СССР, 456719, МКИ В24В 39/00. Способ чистовой и упрочняющей обработки деталей обкатыванием. 1974.3. A.S. USSR, 456719, MKI V24V 39/00. The method of finishing and hardening of parts by rolling. 1974.

4. Патент РФ 2098259, МКИ6 В24В 39/00. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Способ статикоимпульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. №96110476/02, 23.05.96; 10.12.97. Бюл. №34.4. RF patent 2098259, MKI 6 V24V 39/00. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Method of static pulse treatment by surface plastic deformation. No. 96110476/02, 05.23.96; 12/10/97. Bull. Number 34.

5. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.5. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.

6. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. №34.6. RF patent 2090342. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Water hammer device for processing parts by surface plastic deformation. 1997. Bull. Number 34.

Claims (1)

Устройство для импульсного упрочнения валов или винтов винтовых насосов, содержащее корпус с расположенными в нем деформирующими элементами, бойком и волноводом, выполненным с возможностью приложения периодической импульсной нагрузки, вырабатываемой гидравлическим генератором импульсов, отличающееся тем, что деформирующие элементы выполнены в форме тарельчатых пружин, имеющих сплошную плоскую периферийную торцовую поверхность, а в центральной части - коническую поверхность с углом наклона к центральной оси, с радиальными пазами и прерывистым центральным отверстием, в котором расположена обрабатываемая заготовка, причем тарельчатые пружины коаксиально смонтированы в кольцах с помощью демпфера и набраны в пакет с распорными кольцами и с расположением их радиальных пазов в шахматном порядке относительно друг друга и выпуклых конических торцов друг к другу, а упомянутый пакет тарельчатых пружин установлен между внутренним буртиком гайки, которая закреплена на корпусе, и волноводом, при этом волновод и боек выполнены в виде втулок, корпус выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров с возможностью расположения в их центральном отверстии заготовки. A device for pulse hardening of shafts or screws of screw pumps, comprising a housing with deforming elements located therein, a striker and a waveguide configured to apply a periodic impulse load generated by a hydraulic pulse generator, characterized in that the deforming elements are made in the form of disk springs having a continuous a flat peripheral end surface, and in the central part a conical surface with an angle of inclination to the central axis, with radial grooves and an intermittent central hole in which the workpiece is located, and the Belleville springs are coaxially mounted in rings with a damper and stacked in a bag with spacer rings and with the arrangement of their radial grooves in a checkerboard pattern relative to each other and convex conical ends to each other, and the said package Belleville springs are installed between the inner flange of the nut, which is mounted on the body, and the waveguide, while the waveguide and the striker are made in the form of bushings, the body is made in the form of two coax lnyh cylinder to be positioned in the central opening of the preform.
RU2007141329/02A 2007-11-07 2007-11-07 Device for pulse strengthening of screws RU2350456C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007141329/02A RU2350456C1 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Device for pulse strengthening of screws

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007141329/02A RU2350456C1 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Device for pulse strengthening of screws

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2350456C1 true RU2350456C1 (en) 2009-03-27

Family

ID=40542732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007141329/02A RU2350456C1 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Device for pulse strengthening of screws

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2350456C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2350456C1 (en) Device for pulse strengthening of screws
RU2350457C1 (en) Device for pulse strengthening of screws
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2355554C1 (en) Deforming tool for hole pulse strengthening
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
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
RU2291764C1 (en) Combined tool for working openings by needle milling cutter at strengthening surface of openings
RU2324584C1 (en) Method of statico-impulse surface plastic deformation
RU2350454C1 (en) Device for strengthening of spherical surfaces
RU2383425C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2383427C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2347661C1 (en) Device for pulse strengthening of holes
RU2287426C1 (en) Method of static-pulse expanding
RU2350455C1 (en) Method for strengthening of spherical surfaces
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2355553C1 (en) Method of holes pulse strengthening
RU2366559C1 (en) Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening
RU2347666C1 (en) Method of static-impulse rolling
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2283748C1 (en) Apparatus for static-pulse rolling out
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2362665C1 (en) Device for strengthening of screws with low profile height
RU2347665C1 (en) Device for combined static-impulse processing by surface plastic deformation

Legal Events

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

Effective date: 20091108