RU2366562C1 - Method of shaft pulsed surface hardening - Google Patents

Method of shaft pulsed surface hardening Download PDF

Info

Publication number
RU2366562C1
RU2366562C1 RU2008132542/02A RU2008132542A RU2366562C1 RU 2366562 C1 RU2366562 C1 RU 2366562C1 RU 2008132542/02 A RU2008132542/02 A RU 2008132542/02A RU 2008132542 A RU2008132542 A RU 2008132542A RU 2366562 C1 RU2366562 C1 RU 2366562C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
deforming
deforming elements
elements
static
Prior art date
Application number
RU2008132542/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Андрей Вениаминович Степанов (RU)
Андрей Вениаминович Степанов
Владимир Ильич Сотников (RU)
Владимир Ильич Сотников
Юрий Валерьевич Василенко (RU)
Юрий Валерьевич Василенко
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 RU2008132542/02A priority Critical patent/RU2366562C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2366562C1 publication Critical patent/RU2366562C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: rotation is imparted to deforming tool. Crosswise motion is imparted to workpiece. Deforming tool comprises central shaft and housing representing a disk with central bore and hollow shaft to transmit rotation from individual drive, peripheral bores to accommodate spring-loaded cams. Aforesaid central shaft support separator. The latter has peripheral bores to accommodate deforming tools representing step rod furnished with helical cylindrical sprigs to produce static load. Disk our cylindrical surface and disk central bore inner surface accommodate rings with holes receives deforming tool tips. Shifting ring is arranged coaxially with the housing and embracing it, furnished with individual drive of rotation. Inner surface of shifting ring features recesses and step ledges coming on deforming tool tips to produce static and pulsed effects onto processed surface.
EFFECT: expanded performances.
10 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для отделочно-упрочняющей обработки деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) со статико-импульсным нагружением деформирующих элементов.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods and devices for finishing and hardening processing of steel and alloy parts by surface plastic deformation (PPD) with static-pulse loading of deforming elements.

Известен способ и устройство, реализующее его, для упрочняющей обработки, состоящее из вибратора возвратно-продольных колебаний деформирующего элемента и кулачка, приводимого во вращение от электродвигателя через бесступенчатый редуктор и предназначенного для возбуждения поперечных колебательных движений этого деформирующего элемента [1].A known method and device that implements it, for hardening processing, consisting of a vibrator of the reciprocal-longitudinal vibrations of the deforming element and the cam, driven into rotation from the electric motor through a stepless gearbox and designed to excite the transverse vibrational movements of this deforming element [1].

Способ отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The method is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficiently deep hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известен способ ударного вибронакатывания, реализуемый устройством, содержащим корпус, сепаратор с деформирующим элементом, опору в виде гладкого ролика, установленную в корпусе с возможностью вращения, при этом оно снабжено приводом опоры и упругим элементом, один конец которого закреплен на корпусе, а другой на сепараторе [2].A known method of shock vibratory rolling, implemented by a device comprising a housing, a separator with a deforming element, a smooth roller support mounted rotatably in the housing, is provided with a support drive and an elastic element, one end of which is mounted on the housing and the other on the separator [2].

Способ отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The method is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficiently deep hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известен способ вибрационного статико-импульсного упрочнения, реализуемый генератором механических импульсов (ГМИ), отличающийся независимым регулированием энергии и частоты ударов [3, 4]. В конструкцию ГМИ входят: волновод, с закрепленным на нем деформирующим элементом, и боек, которые расположены в корпусе, гидроцилиндр статического воздействия на корпус, гидродвигатель, вращающий золотник кранового распределителя, редукционный клапан и дроссель.A known method of vibrational static-pulse hardening, implemented by a generator of mechanical pulses (GMI), characterized by independent regulation of energy and frequency of impacts [3, 4]. The GMI design includes: a waveguide, with a deforming element fixed to it, and a hammer, which are located in the housing, a hydraulic cylinder of static action on the housing, a hydraulic motor, a rotary valve of the crane distributor, a pressure reducing valve and a throttle.

Известный способ реализуется весьма сложной, дорогостоящей, металлоемкой и энергоемкой конструкцией, которая значительно увеличивает себестоимость изготовления обрабатываемых деталей.The known method is implemented in a very complex, expensive, metal and energy intensive design, which significantly increases the cost of manufacturing the workpiece.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности, при минимальной энергоемкости и трудоемкости изготовления оснастки путем использования устройства имеющего кулачки, набегающие на деформирующие элементы.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of static-pulse treatment by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief, with minimal energy consumption and laboriousness of manufacturing equipment by using a device having cams running onto deforming elements.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа статико-импульсного упрочнения цилиндрических поверхностей валов, при котором устройству, состоящему из корпуса в виде диска с центральным отверстием для расположения в нем обрабатываемой заготовки и установленных в корпусе, деформирующих элементов, сообщают продольную подачу, а обрабатываемой заготовке вращательное движение, причем деформирующим элементам сообщают дополнительное радиальное перемещение, для чего в корпусе выполнены радиально расположенные отверстия, в которых установлены деформирующие элементы в виде ступенчатых стержней с надетыми на них винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, стремящимися развести деформирующие элементы от центра к периферии, при этом на наружной цилиндрической поверхности и внутренней поверхности центрального отверстия корпуса закреплены кольца, в которых имеются отверстия для расположения в них наконечников деформирующих элементов, причем кольца ограничивают радиальные перемещения деформирующих элементов, кроме того, соосно корпусу с возможностью вращения относительно продольной оси коаксиально размещено кулачковое кольцо, которое охватывает корпус, установлено на подшипнике на торце корпуса и имеет свой индивидуальный привод вращения, при этом внутренняя поверхность кулачкового кольца представляет собой впадины и ступенчатые выступы, набегая которыми на наконечники деформирующих элементов осуществляют статическое и импульсное воздействие на обрабатываемую поверхность.The problem is solved using the proposed method of static-pulse hardening of the cylindrical surfaces of the shafts, in which the device consisting of a disk in the form of a disk with a central hole for the location of the workpiece and the deforming elements installed in the body, is informed of the longitudinal feed, and the workpiece is rotational movement, moreover, the deforming elements are informed of an additional radial movement, for which radially located holes are made in the housing, in deforming elements are installed in the form of stepped rods with helical cylindrical compression springs worn on them, tending to separate the deforming elements from the center to the periphery, while rings are provided on the outer cylindrical surface and the inner surface of the central opening of the housing, in which there are holes for arranging tips deforming elements, and the rings limit the radial movement of the deforming elements, in addition, coaxially to the housing with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis, a cam ring is coaxially placed, which covers the housing, mounted on a bearing at the end of the housing and has its own individual drive of rotation, while the inner surface of the cam ring is troughs and stepped protrusions, which run against the tips of deforming elements to carry out static and impulsive effects on the treated surface.

Особенности работы предлагаемым способом поясняются чертежами.Features of the proposed method are illustrated by drawings.

На фиг.1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, продольный разрез, и схема упрочнения цилиндрической поверхности заготовки вала; на фиг.2 - общий вид по А на фиг.1, вид с торца устройства; на фиг.3 - общий вид по Б на фиг.1, вид с другого торца устройства; на фиг.4 - общий вид устройства; на фиг.5 - вариант конструкции кулачкового кольца; на фиг.6 - вариант схемы наладки для упрочнения валов меньшего диаметра, чем отверстие в корпусе; на фиг.7 - схема положения деформирующего элемента при загрузке, выгрузке и холостом ходе; на фиг.8 - схема положения деформирующего элемента при работе в статическом режиме; на фиг.9 - схема положения деформирующего элемента при работе в статическом режиме с максимальной статической нагрузкой; на фиг.10 - схема положения деформирующего элемента при работе устройства в импульсном режиме.Figure 1 shows a device that implements the proposed method, a longitudinal section, and a diagram of the hardening of the cylindrical surface of the shaft blank; figure 2 is a General view of A in figure 1, an end view of the device; figure 3 is a General view according to B in figure 1, a view from the other end of the device; figure 4 is a General view of the device; figure 5 is an embodiment of a cam ring; Fig.6 is a variant of the setup scheme for hardening shafts of smaller diameter than the hole in the housing; Fig.7 is a diagram of the position of the deforming element when loading, unloading and idling; on Fig is a diagram of the position of the deforming element when operating in static mode; figure 9 is a diagram of the position of the deforming element when operating in static mode with maximum static load; figure 10 is a diagram of the position of the deforming element when the device is in a pulsed mode.

Предлагаемый способ предназначен для статико-импульсного упрочнения цилиндрических поверхностей валов поверхностным пластическим деформированием (ППД). Устройство, реализующее предлагаемый способ, устанавливается, например, на суппорте токарного станка (не показан), заготовке вала 1, закрепленной в патроне 2 и поджатой задним центром, сообщается вращательное движение VЗ относительно собственной продольной оси, устройству - продольная подача SПР, а деформирующим элементам 3 - импульсная нагрузка РИМ в поперечном радиальном направлении SП.The proposed method is intended for static-pulse hardening of cylindrical surfaces of shafts by surface plastic deformation (PPD). A device that implements the proposed method is installed, for example, on a support of a lathe (not shown), a shaft blank 1, mounted in a chuck 2 and preloaded by the rear center, a rotational movement V З relative to its own longitudinal axis is reported, the device is provided with a longitudinal feed S PR , and deforming elements 3 - pulse load P IM in the transverse radial direction S P.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из корпуса 4 в виде диска с центральным отверстием для расположения в нем обрабатываемой заготовки 1 и установленных в корпусе деформирующих элементов 3. С этой целью в корпусе 4 выполнены радиально расположенные отверстия 5, в которых установлены деформирующие элементы 3 в виде ступенчатых стержней. На стержни деформирующих элементов 3 надеты винтовые цилиндрические пружины сжатия 6, стремящиеся развести деформирующие элементы от центра к периферии.A device that implements the proposed method consists of a casing 4 in the form of a disk with a central hole for locating the workpiece 1 and the deforming elements 3 installed in the casing. For this purpose, radially located holes 5 are made in the casing 4, in which the deforming elements 3 are installed in in the form of stepped rods. Helical cylindrical compression springs 6 are put on the rods of the deforming elements 3, which tend to separate the deforming elements from the center to the periphery.

На наружной цилиндрической поверхности корпуса 4 и на внутренней поверхности отверстия корпуса закреплены кольца 7 и 8 соответственно, в которых имеются отверстия для расположения в них наконечников деформирующих элементов 3. Кольца 7 и 8 ограничивают радиальные перемещения деформирующих элементов 3.On the outer cylindrical surface of the housing 4 and on the inner surface of the opening of the housing are fixed rings 7 and 8, respectively, in which there are holes for the location of the tips of the deforming elements 3. Rings 7 and 8 limit the radial movement of the deforming elements 3.

Соосно корпусу 4 с возможностью вращения относительно продольной оси коаксиально размещено кулачковое кольцо 9, которое охватывает корпус. Кулачковое кольцо 9 установлено на подшипнике 10 на торце корпуса 4 с помощью шкива 11 и фланца 12. Неподвижный фланец 12, который несет на себе неподвижное внутреннее кольцо подшипника 10, жестко закреплен на торце корпуса 4 болтами 13. Наружным кольцом подшипник 10 смонтирован в отверстии шкива 11, последний жестко закреплен на торце кулачкового кольца 9 болтами 14. Шкив 11 является ведомым в клиноременной передаче от индивидуального электродвигателя (не показан) привода вращения кулачкового кольца 9.Coaxial to the housing 4 with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis, a cam ring 9 is coaxially placed, which covers the housing. A cam ring 9 is mounted on the bearing 10 at the end of the housing 4 using a pulley 11 and a flange 12. The fixed flange 12, which carries a stationary inner ring of the bearing 10, is rigidly fixed to the end of the housing 4 by bolts 13. The outer ring of the bearing 10 is mounted in the hole of the pulley 11, the latter is rigidly fixed to the end of the cam ring 9 by bolts 14. The pulley 11 is driven in a V-belt drive from an individual electric motor (not shown) of the rotational drive of the cam ring 9.

Внутренняя поверхность кулачкового кольца 9 представляет собой впадины 15 и ступенчатые выступы 16, набегая которыми на наконечники деформирующих элементов 3 осуществляют статическое РСТ и импульсное РИМ воздействие на обрабатываемую поверхность.The inner surface of the cam ring 9 is a depression 15 and a stepped protrusion 16, running on them on the tips of the deforming elements 3 carry out a static P ST and a pulsed P IM impact on the treated surface.

Деформирующие элементы 3 одним торцом контактируют с выступами 16, а другим - с обрабатывающей поверхностью заготовки вала 1. Для обеспечения статической нагрузки РСТ, оказываемой деформирующими элементами 3 на обрабатываемую поверхность, кулачковое кольцо 9 устанавливается так, что деформирующие элементы 3 контактируют с выступами, расположенными на DCT, при этом кулачковое кольцо 9 неподвижно. Если деформирующие элементы 3 контактируют с выступами кольца 9, расположенными на Dmim, при этом кулачковое кольцо 9 неподвижно, то устройство развивает максимальную статическую нагрузку

Figure 00000001
. Эти положения деформирующих элементов при неподвижном кулачковом кольце обеспечивают статический режим работы устройства (см. фиг.8-9).The deforming elements 3 with one end contact with the protrusions 16, and the other with the processing surface of the shaft blank 1. To ensure the static load P ST exerted by the deforming elements 3 on the surface to be treated, the cam ring 9 is set so that the deforming elements 3 are in contact with the protrusions located on D CT , while the cam ring 9 is stationary. If the deforming elements 3 are in contact with the protrusions of the ring 9 located on D mim , while the cam ring 9 is stationary, then the device develops a maximum static load
Figure 00000001
. These positions of the deforming elements with a stationary cam ring provide a static mode of operation of the device (see Fig.8-9).

Импульсная нагрузка РИМ осуществляется при вращении кулачкового кольца 9 за счет воздействия выступов 16 на деформирующие элементы 3 с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения кулачкового кольца VИК, а величина импульсной нагрузки РИМ обеспечивается высотой h выступа 16 относительно впадины 15. Вращение кулачкового кольца обеспечивает импульсную нагрузку и создает импульсный режим работы устройства (см фиг.10).The pulse load P IM is carried out during the rotation of the cam ring 9 due to the impact of the protrusions 16 on the deforming elements 3 with a frequency depending on the speed of the forced rotation of the cam ring V IR , and the value of the pulse load P IM is provided by the height h of the protrusion 16 relative to the cavity 15. The rotation of the cam ring provides a pulsed load and creates a pulsed mode of operation of the device (see figure 10).

При расположении наконечников деформирующих элементов 3 против впадин 15 кулачкового кольца 9 деформирующие элементы максимально разведены от центра и не контактируют с обрабатываемой заготовкой - это режим загрузки, выгрузки и холостого хода (см. фиг.7).With the location of the tips of the deforming elements 3 against the depressions 15 of the cam ring 9, the deforming elements are maximally divorced from the center and do not contact the workpiece being processed — this is the loading, unloading and idling mode (see Fig. 7).

Предлагаемый способ реализуется, например, на токарном станке, на суппорте (не показаны) которого устанавливается разработанное устройство и крепится к нему с помощью кронштейна 17, который жестко соединен с корпусом 4.The proposed method is implemented, for example, on a lathe, on a support (not shown) of which the developed device is installed and fastened to it using an arm 17, which is rigidly connected to the housing 4.

Работа по предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом.The work according to the invention is as follows.

Заготовка вала крепится, например, в токарном патроне токарного станка (не показан). Устройство устанавливается на суппорте станка (не показан). В центральное отверстие устройства вводится заготовка и поджимается центром задней бабки. При этом деформирующие элементы максимально разведены от центральной продольной оси, так как их наконечники расположены во впадинах кулачкового кольца. Деформирующие элементы не касаются поверхности заготовки.The shaft blank is fastened, for example, in a lathe chuck of a lathe (not shown). The device is mounted on a machine support (not shown). A workpiece is introduced into the central hole of the device and pressed by the center of the tailstock. In this case, the deforming elements are maximally separated from the central longitudinal axis, since their tips are located in the hollows of the cam ring. Deforming elements do not touch the surface of the workpiece.

Включают вращение заготовки VЗ. Для работы в статическом режиме вручную поворачивают кулачковое кольцо 9 на некоторый угол пока наконечники деформирующих элементов не окажутся на выступах, расположенных на Dст или на выступах, расположенных на Dmin. Затем включают продольную подачу SПР и производят упрочнение с постоянной статической нагрузкой PСТ или

Figure 00000002
. При этом привод вращения кулачкового кольца не включен. В результате этого действия осуществляется статическое пластическое деформирование поверхности заготовки на величину αст или
Figure 00000003
соответственно.Include the rotation of the workpiece V Z. To work in static mode, manually rotate the cam ring 9 at a certain angle until the tips of the deforming elements are on the protrusions located on the D article or on the protrusions located on the D min . Then include a longitudinal feed S PR and produce hardening with a constant static load P ST or
Figure 00000002
. In this case, the cam ring rotation drive is not turned on. As a result of this action, static plastic deformation of the surface of the workpiece by the value of α st or
Figure 00000003
respectively.

Импульсный режим ППД, характеризуемый наличием ударной нагрузки РИМ, осуществляется при вращении кулачкового кольца за счет воздействия выступов на деформирующие элементы с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения кулачкового кольца VИК, а величина импульсной нагрузки РИМ обеспечивается высотой h выступа относительно впадины. Выступы кольца набегают на наконечники деформирующих элементов и ударяют с силой РИМ, вдавливая их в упрочняемую поверхность на величину αим.The RPM pulse mode, characterized by the presence of a shock load P IM , is carried out during the rotation of the cam ring due to the action of the protrusions on the deforming elements with a frequency depending on the speed of the forced rotation of the cam ring V IR , and the pulse load P IM is provided by the height h of the protrusion relative to the cavity. The protrusions of the ring run onto the tips of the deforming elements and strike with the force P IM , pushing them into the hardened surface by the value of α them .

Величина силы РИМ зависит от формы и величины выступов h, от жесткости пружин, охватывающих деформирующие элементы, а частота импульсов - от скорости вращения кольца VИК. Пружины, охватывающие деформирующие элементы, дополнительно выполняют функцию демпфирующих элементов, снижающих вибрационные нагрузки на всю конструкцию предлагаемого устройства и на станок.The magnitude of the force P IM depends on the shape and size of the protrusions h, on the stiffness of the springs covering the deforming elements, and the pulse frequency on the speed of rotation of the ring V IR . The springs covering the deforming elements additionally perform the function of damping elements that reduce vibration loads on the entire structure of the proposed device and on the machine.

На кинетическую энергию удара оказывает влияние угловая скорость движения кулачкового кольца и сила статического поджатия деформирующих элементов к упрочняемой поверхности. Количество переданной энергии удара в упрочняемую поверхность будет определяться формой ударных импульсов.The kinetic energy of the impact is affected by the angular velocity of the cam ring and the strength of the static pressing of the deforming elements to the hardened surface. The amount of impact energy transferred to the hardened surface will be determined by the shape of the shock pulses.

Способ позволяет производить нагружение упрочняемой поверхности ударными импульсами различной формы. Длительность ударных импульсов определяется размерами площадки выступов кольца, с которой контактируют деформирующие элементы.The method allows loading the hardened surface with shock pulses of various shapes. The duration of the shock pulses is determined by the size of the area of the protrusions of the ring with which the deforming elements are in contact.

В отличие от известных схем упрочнения, когда удар осуществляется непосредственно деформирующим элементом и форма импульса регулируется только за счет изменения диаметра и длины деформирующих элементов, в данном устройстве форма импульса может изменяться за счет формы и размеров выступов, что расширяет технологические возможности способа и упрощает конструкцию устройства.In contrast to the known hardening schemes, when the impact is carried out directly by the deforming element and the pulse shape is controlled only by changing the diameter and length of the deforming elements, in this device the pulse shape can be changed due to the shape and size of the protrusions, which extends the technological capabilities of the method and simplifies the design of the device .

Предлагаемый способ и устройство позволяют вести обработку валов, размеры которых меньше внутреннего диаметра, на котором расположены рабочие наконечники деформирующих элементов (см. фиг.6). В этой схеме настройки не все деформирующие элементы одновременно участвуют в работе. Эксцентричное смещение центральной продольной оси устройства относительно оси заготовки делает устройство универсальным, что позволяет расширить номенклатуру обработки валов и упрочнять ступенчатые валы. Однако одностороннее воздействие ударной нагрузки ведет к прогибу обрабатываемой заготовки и появлению вибраций, в результате чего может привести к снижению качества обработки.The proposed method and device allows the processing of shafts whose dimensions are less than the inner diameter on which the working tips of the deforming elements are located (see Fig.6). In this configuration scheme, not all deforming elements are simultaneously involved in the work. The eccentric displacement of the central longitudinal axis of the device relative to the axis of the workpiece makes the device universal, which allows you to expand the range of shaft processing and strengthen stepped shafts. However, the unilateral impact of the shock load leads to a deflection of the workpiece and the appearance of vibrations, as a result of which it may lead to a decrease in the quality of processing.

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 статико-импульсной обработки предлагаемым способом по сравнению с традиционным накатыванием эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 2…3 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 static-pulse processing by the proposed method, compared with traditional rolling, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases by 2 ... 3 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 по предлагаемому способу, проведены экспериментальные исследования обработки вала на токарном станке с использованием разработанного устройства. Значения технологических факторов (частоты ударов, величины продольной и поперечной подач и др.) 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.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed method, experimental studies of shaft processing on a lathe using the developed device have been carried out. The values of technological factors (impact frequency, longitudinal and transverse feeds, etc.) 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.

Величины сил статической импульсной нагрузки деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность составляли Рст≥25…40 кН; Рим=255…400 кН. Заготовки из стали 40Х; исходная твердость «сырых» образцов - HV 270…280. Глубина упрочненного статико-импульсной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном обкатывании. Упрочненный слой при традиционном статическом обкатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым способом 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 способом значительно меньше.The magnitude of the forces of the static pulsed load of deforming elements on the treated surface was P article ≥25 ... 40 kN; P them = 255 ... 400 kN. Billets made of steel 40X; initial hardness of “raw” samples is HV 270 ... 280. The depth of the hardened by static-pulsed processing layer is 3 ... 4 times higher than with traditional rolling. The hardened layer in the traditional static rolling is formed under long-term action of large static forces. The proposed method, a similar depth of the hardened layer is achieved as a result of a short-term impact on the deformation zone of a prolonged energy pulse. At close degrees of hardening of the surface layer, the magnitude of the static component of the load by the proposed method is much smaller.

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 1,1…1,3 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией ППД.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 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 PPD.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемым способом предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 6 раз.The ultimate roughness value achieved during processing by the proposed method is R a = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by a factor of 6 is possible.

Микровибрации в процессе благоприятно сказываются на условиях работы деформирующих элементов. 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 элементов 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 деформирующих элементов и заготовки.Microvibrations in the process favorably affect the working conditions of deforming elements. 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 elements periodically "rests", which contributes to an increase in 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 deforming elements and the workpiece.

Предлагаемый способ расширяет технологические возможности статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием, позволяет управлять глубиной упрочненного слоя и микрорельефом поверхности.The proposed method extends the technological capabilities of static-pulse treatment by surface plastic deformation, allows you to control the depth of the hardened layer and the surface microrelief.

Достоинствами предлагаемого способа являются возможность создания определенной направленности свойств и текстуры поверхностного слоя металла, что повышает качество обработки; устройство, реализующее способ, отличается компактностью и высоким КПД, малой энергоемкостью (по сравнению с известными [2-4]), достаточно большой глубиной упрочненного слоя и достаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности; способ отличается широкими возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности.The advantages of the proposed method are the ability to create a certain orientation of the properties and texture of the surface layer of the metal, which improves the quality of processing; a device that implements the method is compact and has high efficiency, low energy intensity (compared to the known ones [2-4]), a sufficiently large depth of the hardened layer and a sufficiently high degree of hardening of the treated surface; The method has wide control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. А.с. СССР 366062, МПК B24B 39/00. Способ упрочнения поверхности металлических деталей. Г.М.Азаревич. 1616331/25-8. 07.12.1970; 10.01.1973.1. A.S. USSR 366062, IPC B24B 39/00. The method of hardening the surface of metal parts. G.M. Azarevich. 1616331 / 25-8. 12/07/1970; 01/10/1973.

2. А.с. СССР 1238952, МПК B24B 39/00. Устройство для ударного вибронакатывания. Ю.Г.Шнейдер, Б.Н.Букин, Г.Р.Круглов. 3818752/25-27.04.12.1984; 23.06.1986 - прототип.2. A.S. USSR 1238952, IPC B24B 39/00. Device for shock vibratory rolling. Yu.G. Schneider, B.N. Bukin, G.R. Kruglov. 3818752 / 25-27.04.12.1984; 06/23/1986 - a prototype.

3. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.3. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.

4. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. № 34.4. 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)

Способ статико-импульсного упрочнения цилиндрических поверхностей валов, включающий сообщение продольной подачи устройству, содержащему корпус в виде диска с центральным отверстием для расположения в нем обрабатываемой заготовки и деформирующие элементы, установленные в корпусе, и вращательного движения обрабатываемой заготовке, отличающийся тем, что сообщают дополнительное радиальное перемещение деформирующим элементам, которое обеспечивается с помощью выполненных в корпусе радиально расположенных отверстий, в которых установлены деформирующие элементы, выполненные в виде ступенчатых стержней с надетыми на них винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, обеспечивающими возможность разведения деформирующих элементов от центра к периферии, на наружной цилиндрической поверхности диска и на внутренней поверхности его центрального отверстия закреплены кольца с отверстиями для расположения в них наконечников деформирующих элементов, ограничивающие радиальные перемещения деформирующих элементов, соосно корпусу с возможностью вращения относительно продольной оси размещено кулачковое кольцо, охватывающее корпус, установленное на подшипнике на торце корпуса и имеющее свой индивидуальный привод вращения, при этом внутренняя поверхность кулачкового кольца выполнена с впадинами и ступенчатыми выступами, которые набегают на наконечники деформирующих элементов и обеспечивают статическое и импульсное воздействие на обрабатываемую поверхность. A method of static-pulse hardening of cylindrical surfaces of shafts, including a longitudinal feed message to a device containing a housing in the form of a disk with a central hole for locating the workpiece therein and deforming elements installed in the housing, and rotational movement of the workpiece, characterized in that they additionally radially inform movement to deforming elements, which is provided by means of radially arranged holes made in the housing, in which deformation elements made in the form of stepped rods with helical cylindrical compression springs put on them, which provide the possibility of diluting the deforming elements from the center to the periphery, rings are fixed on the outer cylindrical surface of the disk and on the inner surface of its central hole to accommodate the deforming tips elements limiting the radial movement of the deforming elements, coaxial to the housing with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the cam ring is placed, covering the housing mounted on a bearing at the end of the housing and having its own individual drive rotation, while the inner surface of the cam ring is made with troughs and stepped protrusions that run on the tips of the deforming elements and provide a static and pulsed effect on the surface to be treated .
RU2008132542/02A 2008-08-06 2008-08-06 Method of shaft pulsed surface hardening RU2366562C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132542/02A RU2366562C1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Method of shaft pulsed surface hardening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132542/02A RU2366562C1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Method of shaft pulsed surface hardening

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2366562C1 true RU2366562C1 (en) 2009-09-10

Family

ID=41166493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008132542/02A RU2366562C1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Method of shaft pulsed surface hardening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2366562C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111993167A (en) * 2020-08-03 2020-11-27 马鞍山鹏远电子科技有限公司 Cylindrical polishing piece and sports equipment processing equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111993167A (en) * 2020-08-03 2020-11-27 马鞍山鹏远电子科技有限公司 Cylindrical polishing piece and sports equipment processing equipment
CN111993167B (en) * 2020-08-03 2021-08-10 马鞍山鹏远电子科技有限公司 Cylindrical polishing piece and sports equipment processing equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2366561C1 (en) Device for shaft pulsed surface hardening
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2366559C1 (en) Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2314906C1 (en) Vibration apparatus for finish and strengthen working
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2320459C1 (en) Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2317884C1 (en) Method of strengthening with spring vibrator
RU2320460C1 (en) Apparatus for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing
RU2361714C1 (en) Finishing-hardening tool
RU2383425C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2286240C1 (en) Method of surface plastic deformation
RU2364491C1 (en) Device for flat surface static-and-impulse strengthening
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2364490C1 (en) Method of flat surface static-and-impulse strengthening
RU2317883C1 (en) Device for strengthening
RU2383428C1 (en) Facility for screw centrifugal strengthening
RU2383426C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2337806C1 (en) Static-pulse method for rolling screws
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2383424C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2383427C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2287426C1 (en) Method of static-pulse expanding

Legal Events

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

Effective date: 20100807