RU2355546C2

RU2355546C2 - Facility for vibromechanical treatment

Info

Publication number: RU2355546C2
Application number: RU2007120373/02A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Расторгуев (RU); Дмитрий Александрович Расторгуев; Олег Иванович Драчев (RU); Олег Иванович Драчев
Original assignee: Тольяттинский государственный университет
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2009-05-20
Also published as: RU2007120373A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates metal-working treatment, particularly to vibromechanical treatment. Facility contains antechamber and end support bearing, member, vibration exciter, allowing tappets with polygon profile, and retaining roller. Tappets with polygon profile are installed concerning blank in places, corresponding areas of antinodes of harmonics in blank. Retaining rollers are spring-loaded to tappet with defined effort. Antechamber and end support bearing are implemented with ability of spring loading driven into revolution of blank with providing of stiffness factor regulation.

EFFECT: it is reduced residual processing stress level and it is provided its uniform distribution lengthwise the detail ensured by amplitude modulate action for blank, it is reduced processing time and it is reduced process energy content.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки, в частности к изготовлению длинномерных маложестких осесимметричных валов, и может быть использовано в механосборочных предприятиях.The present invention relates to the field of metalworking, in particular to the manufacture of long, lengthy, rigid axisymmetric shafts, and can be used in mechanical assembly plants.

Известен вибровозбудитель, содержащий ротор с нечетным количеством выступов в виде шариков, контактирующих с роликами в виде шарикоподшипников [авторское свидетельство СССР №1414473, кл. В06В 1/10, 1988].Known vibration exciter containing a rotor with an odd number of protrusions in the form of balls in contact with rollers in the form of ball bearings [USSR copyright certificate No. 1414473, class. B06B 1/10, 1988].

Недостатком данного устройства является ограниченность технологических возможностей при обработке валов из-за необходимости дополнительного привода, возможность создания только изгибных колебаний.The disadvantage of this device is the limited technological capabilities in the processing of shafts due to the need for an additional drive, the ability to create only bending vibrations.

Известно устройство для обработки длинномерных маложестких осесимметричных валов, наиболее близкое к заявляемому изобретению и взятое за прототип, содержащее переднюю опору с самоцентрирующим патроном, заднюю опору с пинолью, рабочий орган [Чернов Н.Н. Металлорежущие станки: Учебник для техникумов по специальности «Обработка металлов давлением». - 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1987. - с.111].A device for processing long, long, rigid axisymmetric shafts, closest to the claimed invention and taken as a prototype, comprising a front support with a self-centering cartridge, a rear support with a pinole, a working body [Chernov N.N. Metal-cutting machines: A textbook for technical schools in the specialty "Metal forming". - 4th ed. - M.: Mechanical Engineering, 1987. - S. 111].

Недостатком данного устройства является ограниченность технологических возможностей при обработке длинномерных валов из-за отсутствия возможности вибрационной стабилизации заготовок непосредственно на станке.The disadvantage of this device is the limited technological capabilities in the processing of long shafts due to the lack of vibration stabilization of workpieces directly on the machine.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности и производительности обработки маложестких длинномерных деталей типа вал с достижением следующих технических результатов: повышение степени стабилизации геометрии вала в межоперационный и эксплуатационный периоды за счет максимального снижения уровня остаточных технологических напряжений и обеспечения его равномерности по длине детали за счет амплитудно-модулированного воздействия на заготовку, общее снижение времени обработки из-за сокращения промежуточных, стабилизирующих структуру материала операций, снижение энергоемкости процесса изготовления вала за счет исключения термических стабилизирующих операций.The problem to which the claimed invention is directed is to increase the efficiency and productivity of machining low-rigidity long parts such as a shaft with the following technical results: increasing the degree of stabilization of the shaft geometry in the interoperational and operational periods by minimizing the level of residual technological stresses and ensuring its uniformity in the length of the part due to the amplitude-modulated effect on the workpiece, a general reduction in processing time and due to the reduction of intermediate, stabilizing the structure of the material operations, reducing the energy intensity of the shaft manufacturing process by eliminating thermal stabilizing operations.

Эта задача решается тем, что устройство для вибрационной обработки включает переднюю и заднюю опоры, рабочий орган и вибровозбудитель, содержащий ротор с выступами и упорные ролики, причем ротор с выступами выполнен в виде кулачков с многогранным профилем, устанавливаемых относительно заготовки в местах, соответствующих зонам образования пучностей соответствующих гармоник в заготовке, упорные ролики подпружинены к кулачкам с заданным усилием, а передняя и задняя опоры выполнены с возможностью подпружинивания заготовки, приводимой во вращение, с регулируемым коэффициентом жесткости.This problem is solved in that the device for vibration processing includes front and rear supports, a working body and a vibration exciter containing a rotor with protrusions and thrust rollers, the rotor with protrusions made in the form of cams with a multifaceted profile, mounted relative to the workpiece in places corresponding to the formation zones antinodes of the corresponding harmonics in the workpiece, the thrust rollers are spring-loaded to the cams with a given force, and the front and rear bearings are made with the possibility of spring-loaded workpieces driven in rotation, with adjustable stiffness coefficient.

Ротор в виде кулачков позволяет легко менять место приложения усилия путем их перестановки по длине заготовки, при этом расширяются технологические возможности за счет обработки валов различного диаметра.The rotor in the form of cams makes it easy to change the place of application of force by moving them along the length of the workpiece, while expanding technological capabilities by processing shafts of various diameters.

Кулачки с многогранным профилем позволяют задавать различные частоты, а также обеспечивать комплексную изгибно-крутильную форму колебаний за счет того, что при повороте заготовки с кулачком последний, соприкасаясь с роликом, закручивается и отжимается вместе с заготовкой.Cams with a multifaceted profile allow you to set different frequencies, as well as provide a complex bending-torsional vibration mode due to the fact that when the workpiece is rotated with the cam, the latter, in contact with the roller, is twisted and wrung out with the workpiece.

Расположение кулачков в местах пучностей колебаний соответствующих гармоник в заготовке позволяет обеспечить максимальную амплитуду за счет минимального демпфирования.The location of the cams in the antinodes of the oscillations of the corresponding harmonics in the workpiece allows for maximum amplitude due to minimal damping.

Использование нескольких кулачков позволяет одновременно проводить обработку на разных частотах, за счет чего модулировать амплитуду колебаний по длине детали, что позволяет проработать ее одновременно в нескольких необходимых сечениях.The use of several cams allows simultaneous processing at different frequencies, due to which modulate the amplitude of the oscillations along the length of the part, which allows you to work it simultaneously in several necessary sections.

Упорные ролики, подпружиненные к кулачкам с заданным усилием, задают амплитуду колебаний, обеспечивают непрерывность процесса за счет постоянного контакта кулачков и роликов.Thrust rollers, spring-loaded to the cams with a given force, set the amplitude of the oscillations, ensure the continuity of the process due to the constant contact of the cams and rollers.

Подпружиненные опоры позволяют дополнительно снизить энергоемкость за счет минимального гашения колебаний, а регулирование жесткости опор позволяет дополнительно снизить энергоемкость процесса виброобработки путем обеспечения для любых режимов виброобработки минимального демпфирования.The spring-loaded supports can further reduce the energy intensity due to the minimum damping of vibrations, and the regulation of the rigidity of the supports can further reduce the energy consumption of the vibration processing process by ensuring minimum damping for any vibration processing modes.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 приведена схема устройства для вибрационной обработки, на фиг.2. - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 приведен вид Б на фиг.1, на фиг.4 - схема возможных профилей кулачков.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a diagram of a device for vibration processing, in Fig.2. - section AA in figure 1, figure 3 shows a view of B in figure 1, figure 4 is a diagram of the possible profiles of the cams.

Устройство для вибрационной обработки содержит опоры 1 и 2, которые крепятся соответственно в патроне станка 3 и обратном вращающемся центре в пиноли задней бабки 4 через конический хвостовик 5, который крепится к опоре винтами 6. Заготовка 7 (вал) фиксируется винтами 8 во втулках 9, которые упруго связаны пружинами 10. Кулачки 11 зафиксированы на хомутах 12 и имеют различный профиль рабочей поверхности 13. Винты 14 фиксируют кулачки 11 на хомутах 12, которые затянуты на валу 7 винтами 15. Ролики 16, контактирующие с профилем кулачков 11, свободно вращаются на осях 17. Держатель 18 через пружину 19 поджимается винтом 20 и перемещается в корпусе 21. Ограничителем хода держателя является стопор 22. Необходимое количество корпусов закрепляется в державке 23, которая крепится в резцедержателе станка (не показан). В опорах 1 и 2 направляющие 24 поджимают пружины 10.The device for vibration processing contains supports 1 and 2, which are mounted respectively in the machine tool holder 3 and the reverse rotating center in the tailstock 4 through the tapered shank 5, which is attached to the support with screws 6. The workpiece 7 (shaft) is fixed with screws 8 in the bushings 9, which are elastically connected by springs 10. The cams 11 are fixed on the clamps 12 and have a different profile of the working surface 13. The screws 14 fix the cams 11 on the clamps 12, which are tightened on the shaft 7 by the screws 15. The rollers 16 in contact with the profile of the cams 11 rotate freely on the axes 17. The holder 18 is pressed by a screw 20 through the spring 19 and moves in the housing 21. The stop of the holder is the stopper 22. The required number of cases is fixed in the holder 23, which is mounted in the tool holder (not shown). In the supports 1 and 2, the guides 24 compress the springs 10.

Устройство для вибрационной обработки работает следующим образом. На заготовке 7 винтами 8 крепятся втулки 9. Направляющими 24 задается степень сжатия пружин 10. На хомутах 12 предварительно крепятся кулачки 11 необходимого профиля исходя из частоты колебаний. Винтом 20 задается усилие поджима держателя 18 с учетом необходимой амплитуды колебаний заготовки и ее жесткости. Зажимают опору 1 в патроне 3, а хвостовик 5 в пиноли 4. Заготовке 7 сообщают вращение с частотой n. При соприкосновении кулачков 11 и роликов 16 генерируются колебания заготовки 7 с частотой k·n, где k - число выступов на кулачке 11. Амплитуда колебаний определяется профилем кулачка. Если колебания модулируют по амплитуде, держатели 18 выставляют таким образом, чтобы они находились каждый в пучности колебаний своей гармоники. За счет этого можно проработать всю заготовку с максимально возможной амплитудой.A device for vibration processing operates as follows. On the workpiece 7, screws 8 are attached to the sleeve 9. The guides 24 specify the compression ratio of the springs 10. On the clamps 12, the cams 11 of the necessary profile are pre-mounted based on the frequency of oscillations. The screw 20 sets the clamping force of the holder 18, taking into account the necessary amplitude of vibration of the workpiece and its rigidity. The support 1 is clamped in the cartridge 3, and the shank 5 in the quill 4. The workpiece 7 is informed of rotation with a frequency of n. When the cams 11 and the rollers 16 touch, oscillations of the workpiece 7 are generated with a frequency k · n, where k is the number of protrusions on the cam 11. The amplitude of the oscillations is determined by the profile of the cam. If the oscillations are modulated in amplitude, the holders 18 are set so that they are each in the antinode of the oscillations of its harmonic. Due to this, you can work out the entire workpiece with the maximum possible amplitude.

Claims

A device for vibration processing containing front and rear supports, a working body, a vibration exciter having a rotor with protrusions, and thrust rollers, characterized in that the rotor with protrusions is made in the form of cams with a multifaceted profile installed relative to the workpiece in places corresponding to the zones of antinodes harmonics in the workpiece, the thrust rollers are spring-loaded to the cams with a given force, and the front and rear bearings are made with the possibility of springing the rotatable workpiece with an adjustable coefficient ntom stiffness.