RU2370355C1 - Method of pulsed strengthening of spherical surfaces - Google Patents

Method of pulsed strengthening of spherical surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2370355C1
RU2370355C1 RU2008139121/02A RU2008139121A RU2370355C1 RU 2370355 C1 RU2370355 C1 RU 2370355C1 RU 2008139121/02 A RU2008139121/02 A RU 2008139121/02A RU 2008139121 A RU2008139121 A RU 2008139121A RU 2370355 C1 RU2370355 C1 RU 2370355C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
deforming
protrusions
depressions
elements
Prior art date
Application number
RU2008139121/02A
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
Сергей Иванович Брусов (RU)
Сергей Иванович Брусов
Юрий Валерьевич Василенко (RU)
Юрий Валерьевич Василенко
Михаил Анатольевич Бурнашов (RU)
Михаил Анатольевич Бурнашов
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 RU2008139121/02A priority Critical patent/RU2370355C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370355C1 publication Critical patent/RU2370355C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly to strengthening of spherical surfaces of parts. Rotary motion is imparted to billet, while rotary motion and crosswise feed are imparted tool holder. Used tool represents a hub-like tool with radial slots. Each tool is arranged in two flat plate springs in the casing radial slots. Deforming tools represent plates with working surface concaved inside and opposite to machined spherical surface. Working surface of deforming tools is discontinuous with alternating ledges and recesses. Ledge length exceeds that of recesses, the ledges being arranged in symmetry with the plane crossing the center of machined spherical surface and perpendicular to tool rotational axis.
EFFECT: expanded performances, higher efficiency and lower costs.
9 dwg, 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам отделочно-упрочняющей обработки сферических поверхностей деталей, например автомобильных шаровых пальцев из сталей и сплавов, поверхностным пластическим деформированием (ППД) с импульсным нагружением деформирующих элементов инструмента.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods for finishing and hardening processing of spherical surfaces of parts, for example, automobile ball fingers made of steels and alloys, by surface plastic deformation (PPD) with pulsed loading of tool deforming elements.

Известен способ и устройство для обработки неполных сферических поверхностей деталей ППД, при котором обрабатываемой заготовки и деформирующему инструменту сообщают вращательное движение, причем деформирующему устройству сообщают вращение по окружности, лежащей в плоскости, смещенной относительно центра обрабатываемой сферической поверхности, при этом угловая скорость деформирующего устройства связана с угловой скоростью обрабатываемой заготовки соотношением ωин>>ωд, кроме того, дано математическое соотношение между усилием нагружения и усилием обкатывания [1].A known method and device for processing incomplete spherical surfaces of parts of the PPD, in which the workpiece and the deforming tool are notified of rotational movement, and the deforming device is informed of rotation along a circle lying in a plane offset from the center of the processed spherical surface, while the angular velocity of the deforming device is associated with angular velocity ratio ω workpiece yn >> ω d, moreover, given the mathematical relationship between effort n immersion and force burnishing [1].

Способ отличается низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и невысокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности, что не приводит к изменению физико-механических показателей поверхностного слоя заготовки, низкая износостойкость, невысокий предел выносливости и другие эксплуатационные характеристики, при этом качество обрабатываемой поверхности невысокое.The method is characterized by low efficiency, not sufficiently large depth of the hardened layer and a low degree of hardening of the treated surface, which does not lead to a change in the physical and mechanical properties of the surface layer of the workpiece, low wear resistance, low endurance limit and other operational characteristics, while the quality of the processed surface is low.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей ППД благодаря использованию ударного и силового воздействия на поверхность обрабатываемой заготовки, что приводит к изменению показателей поверхностного слоя заготовки, повышению износостойкости, предела выносливости и других эксплуатационных характеристик, управлению глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности, а также повышению качества и точности обработки благодаря установке деформирующих элементов на плоских пружинах.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of PPD through the use of shock and force on the surface of the workpiece, which leads to a change in the surface layer of the workpiece, increase wear resistance, endurance and other performance characteristics, control the depth of the hardened layer, the degree of hardening and surface microrelief, as well as improving the quality and accuracy of processing due to the installation of deforming elements on flat springs.

Поставленная задача решается предлагаемым способом импульсного упрочнения неполных сферических поверхностей, при котором заготовке сообщают вращательное движение, а устройству, содержащему индивидуальный привод со шпинделем и установленный на нем деформирующий инструмент с деформирующими элементами, сообщают вращательное движение и поперечную подачу, причем деформирующий инструмент содержит корпус в виде ступицы, в радиальных пазах которого на плоских пластинчатых пружинах установлены деформирующие элементы, минимум на двух пружинах каждый, причем элементы выполнены в форме пластин с рабочей поверхностью вогнутой внутрь, обратной обрабатываемой сферической поверхности радиусом (R3-h) мм, где R3 - радиус обрабатываемой сферической поверхности заготовки, мм; h - натяг, мм; при этом рабочая поверхность элементов выполнена прерывистой и имеет выступы и впадины, таким образом, что выступы предыдущего деформирующего элемента расположены против впадин последующего - в шахматном порядке, причем выступы перекрывают впадины, т.е. длина выступов больше длины впадин, кроме того, выступы расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через центр обрабатываемой сферической поверхности и перпендикулярной оси вращения инструмента.The problem is solved by the proposed method of pulse hardening of incomplete spherical surfaces, in which the workpiece is given rotational motion, and a device containing an individual drive with a spindle and a deforming tool with deforming elements mounted on it is informed of rotational motion and transverse feed, and the deforming tool contains a housing in the form hubs, in radial grooves of which deforming elements are installed on flat leaf springs, at least on two ins each, and the elements are in the form of plates with concave working surface inside, reverse treated spherical surface of radius (R 3 -h) mm where R 3 - radius of a spherical surface machined workpiece, mm; h is the interference, mm; the working surface of the elements is discontinuous and has protrusions and depressions, so that the protrusions of the previous deforming element are located opposite the depressions of the subsequent one in a checkerboard pattern, and the protrusions overlap the depressions, i.e. the length of the protrusions is greater than the length of the depressions, in addition, the protrusions are located symmetrically relative to the plane passing through the center of the processed spherical surface and perpendicular to the axis of rotation of the tool.

Сущность способа упрочнения сферических поверхностей поясняется чертежами.The essence of the method of hardening of spherical surfaces is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема наладки для обработки заготовки автомобильного шарового пальца с неполной сферической поверхностью, установленного в специальном приспособлении с базированием по конической поверхности хвостовика, устройством, реализуемым предлагаемый способ, частичный продольный разрез; на фиг.2 - конструкция устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, продольный разрез; на фиг.3 - вид устройства с торца по А на фиг.2; на фиг.4 - деформирующий элемент со сплошной рабочей поверхностью; на фиг.5 - разрез по Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - вариант конструкции деформирующего элемента с рабочей поверхностью, имеющей выступы и впадины; на фиг.7 - вариант конструкции деформирующего элемента с рабочей поверхностью, имеющей выступы и впадины, который устанавливается в инструмент вслед за предыдущим элементом, показанным на фиг.6; на фиг.8 - развертка рабочей поверхности инструмента, возможный вариант расположения выступов и впадин на деформирующих элементах; на фиг.9 - схема процесса упрочнения сферической поверхности предлагаемым способом.Figure 1 presents the setup diagram for processing a workpiece of an automobile spherical finger with an incomplete spherical surface installed in a special device based on the conical surface of the shank, a device implemented by the proposed method, a partial longitudinal section; figure 2 - design of the device with which the proposed method is implemented, a longitudinal section; figure 3 is a view of the device from the end along A in figure 2; figure 4 - deforming element with a continuous working surface; figure 5 is a section along BB in figure 4; Fig.6 is a variant of the design of the deforming element with a working surface having projections and depressions; in Fig.7 is a variant of the design of the deforming element with a working surface having protrusions and depressions, which is installed in the tool after the previous element shown in Fig.6; on Fig - scan of the working surface of the tool, a possible variant of the location of the protrusions and depressions on the deforming elements; figure 9 is a diagram of the process of hardening a spherical surface of the proposed method.

Предлагаемый способ предназначен для поверхностного пластического деформирования (ППД) - упрочнения неполных сферических поверхностей 1 обрабатываемых заготовок 2, например, автомобильных шаровых пальцев. При обработке заготовке сообщают вращательное движение VЗ, а деформирующему инструменту 3 - вращательное движение VИ и поперечную подачу SП с целью подвода и поджатая деформирующих элементов к центру О сферической поверхности для установки нужного натяга h.The proposed method is intended for surface plastic deformation (PPD) - hardening of incomplete spherical surfaces 1 of the workpiece 2, for example, automobile ball fingers. When processing the workpiece, the rotational movement V З is reported, and to the deforming tool 3, the rotational movement V И and the transverse feed S П are applied for the purpose of supplying and pressing the deforming elements to the center О of the spherical surface to set the necessary interference h.

Предлагаемый способ реализуется устройством, которое содержит индивидуальный привод со шпинделем (не показаны) и установленный на нем деформирующий инструмент 3. Инструмент 3 состоит из корпуса 4 в виде ступицы, которая имеет центральное отверстие для монтирования на шпинделе. В периферийных радиальных пазах корпуса 4, выполненных с каждого торца, жестко одним концом радиально заделаны плоские пластинчатые пружины 5. На свободных концах пружин 5 жестко установлены деформирующие элементы 6. Каждый деформирующий элемент 6 закреплен минимум на двух пружинах 5. Деформирующие элементы 6 выполнены в форме пластин с рабочей поверхностью, вогнутой внутрь, обратной обрабатываемой сферической поверхности 1. Рабочая поверхность - это поверхность контакта деформирующего элемента 6 с обрабатываемой поверхностью 1 и в поперечном сечении она выполнена радиусом r (см. фиг.5). В продольном сечении деформирующего элемента рабочая поверхность выполнена радиусом (RЗ-h) мм, гдеThe proposed method is implemented by a device that contains an individual drive with a spindle (not shown) and a deforming tool 3 mounted on it. The tool 3 consists of a housing 4 in the form of a hub, which has a central hole for mounting on the spindle. In the peripheral radial grooves of the housing 4, made at each end, flat leaf springs 5 are rigidly radially sealed at one end. The deformation elements 6 are rigidly mounted on the free ends of the springs 5. Each deformation element 6 is fixed to at least two springs 5. The deformation elements 6 are made in the form plates with a working surface, concave inward, the reverse spherical surface being machined 1. The working surface is the contact surface of the deforming element 6 with the machined surface 1 and across cross section it is made of radius r (see figure 5). In the longitudinal section of the deforming element, the working surface is made with a radius (R C -h) mm, where

RЗ - радиус обрабатываемой сферической поверхности заготовки, мм; h - натяг, мм.R Z - radius of the processed spherical surface of the workpiece, mm; h - interference, mm.

Рабочая поверхность деформируемых элементов 6 выполнена прерывистой и имеет выступы и впадины, таким образом, что выступы предыдущего деформирующего элемента расположены против впадин последующего - в шахматном порядке, при этом выступы перекрывают впадины, т.е. длина выступов lВЫС больше длины впадинThe working surface of the deformable elements 6 is made intermittent and has protrusions and depressions, so that the protrusions of the previous deforming element are located against the depressions of the subsequent one in a checkerboard pattern, while the protrusions overlap the depressions, i.e. protrusion length l HIGH longer than the length of the depressions

l, кроме того, выступы расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через центр О обрабатываемой сферической поверхности и перпендикулярной оси вращения инструмента.l BP , in addition, the protrusions are located symmetrically relative to the plane passing through the center O of the processed spherical surface and perpendicular to the axis of rotation of the tool.

Сущность предлагаемого процесса с использованием данного устройства заключается в следующем. При работе деформирующие элементы могут смещаться в радиальном и окружном направлениях за счет прогиба пружин. Используя поперечную подачу SП, подводят и поджимают деформирующие элементы к центру О сферической поверхности заготовки и устанавливают нужный натяг h. Инструмент с деформирующими элементами вращается с высокой скоростью. Элементы при этом наносят по поверхности детали многочисленные удары, пластически деформируя поверхность, и мгновенно отскакивают от нее. В результате пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя параметр шероховатости поверхности повышается до Ra=0,1…0,4 мкм при исходном значении Ra=0,8…3,2 мкм. Твердость поверхности увеличивается на 30…80% при глубине наклепанного слоя 0,3…3 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 400…800 МПа.The essence of the proposed process using this device is as follows. During operation, the deforming elements can be displaced in the radial and circumferential directions due to the deflection of the springs. Using the transverse feed S P , the deforming elements are brought in and tightened to the center О of the spherical surface of the workpiece and the desired tightness h is set. A tool with deforming elements rotates at high speed. At the same time, the elements inflict numerous blows on the surface of the part, plastically deforming the surface, and instantly bounce off it. As a result of plastic deformation of microroughnesses and the surface layer, the surface roughness parameter increases to Ra = 0.1 ... 0.4 μm with the initial value Ra = 0.8 ... 3.2 μm. The surface hardness increases by 30 ... 80% with a riveted layer depth of 0.3 ... 3 mm. Residual compressive stresses reach 400 ... 800 MPa on the surface.

Предварительная обработка заготовки: шлифование до значения параметра шероховатости Ra=0,4…1,6 мкм, а также чистовое точение поверхностей с шероховатостью Ra=3,2 мкм.Pre-treatment of the workpiece: grinding to a roughness parameter value Ra = 0.4 ... 1.6 μm, as well as finishing turning of surfaces with a roughness Ra = 3.2 μm.

Предлагаемую ударную обработку применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58…64. Помимо наружных сферических поверхностей этим способом обрабатывают внутренние фасонные поверхности вращения, а также плоскости, соответствующим образом изготовив профиль деформирующих элементов. Можно также обрабатывать прерывистые поверхности и места сопряжений поверхностей.The proposed impact treatment is used in the manufacture of blanks from non-ferrous metals and alloys, cast iron and steel with hardness up to HRC 58 ... 64. In addition to the outer spherical surfaces, the internal shaped surfaces of revolution, as well as the planes, correspondingly having produced the profile of the deforming elements, are treated in this way. You can also process intermittent surfaces and mating surfaces.

Обработку выполняют на шлифовальных, токарных и фрезерных станках. Изготовляют деформирующие элементы из сталей марок ШХ15 и 9ХС с твердостью HRC 56-60 для обработки заготовок из цветных металлов, а для обработки заготовок из сталей и чугуна - из твердых сплавов. Пластинчатые пружины 5 изготовляют, например, из стальной холоднокатанной ленты согласно ГОСТ 21996-76.Processing is performed on grinding, turning and milling machines. Deforming elements are made of steel grades ШХ15 and 9ХС with hardness HRC 56-60 for processing workpieces from non-ferrous metals, and for processing workpieces from steel and cast iron - from hard alloys. Leaf springs 5 are made, for example, of cold-rolled steel tape according to GOST 21996-76.

Твердость поверхностного слоя, глубина наклепа и шероховатость поверхности зависят от силы удара и числа ударов, приходящихся на 1 мм2 поверхности. Эти параметры, в свою очередь, зависят от окружной скорости инструмента, натяга h, размера элементов, их числа в инструменте, частоты вращения заготовки и времени обработки.The hardness of the surface layer, the hardening depth and the surface roughness depend on the strength of the impact and the number of impacts per 1 mm 2 of the surface. These parameters, in turn, depend on the peripheral speed of the tool, the interference fit h, the size of the elements, their number in the tool, the rotation frequency of the workpiece and the processing time.

Режимы обработки сферических поверхностей деформирующими элементами - пластинами толщиной 7…10 мм и радиусом рабочей поверхности r=3,5…5 мм приведены в таблице 1.The processing modes of spherical surfaces by deforming elements - plates with a thickness of 7 ... 10 mm and a radius of the working surface r = 3.5 ... 5 mm are shown in table 1.

1. Режим обработки ППД сферических поверхностей1. The processing mode PPD spherical surfaces Обрабатываемый материалProcessed material Окружная скорость, м/сPeripheral speed, m / s Натяг, ммPreload mm Кол-во оборотов заготовки (число проходов)The number of turns of the workpiece (number of passes) Повышение твердости, %The increase in hardness,% инструментаinstrument заготовкиblanks 1one 22 33 4four 55 66 СтальSteel 15…4015 ... 40 0,5…1,50.5 ... 1.5 0,1…0,250,1 ... 0,25 3…43 ... 4 15…5515 ... 55 ЧугунCast iron 15…2015 ... 20 0,5…1,00.5 ... 1.0 0,1…0,20,1 ... 0,2 33 30…6030 ... 60 Бронза, латуньBronze, brass 8…158 ... 15 0,5…1,00.5 ... 1.0 0,05…0,10.05 ... 0.1 2…32 ... 3 25…4525 ... 45 ДюралюминийDuralumin 9…139 ... 13 0,1…0,50,1 ... 0,5 0,01…0,150.01 ... 0.15 2…32 ... 3 25…3525 ... 35 Примечание. Параметр шероховатости поверхности в исходном состоянии Ra=0,4…1,6 мкм, после обработки - Ra=0,1…0,4 мкм.Note. The surface roughness parameter in the initial state is Ra = 0.4 ... 1.6 μm, after processing - Ra = 0.1 ... 0.4 μm.

В конкретных случаях необходима экспериментальная отработка режимов. При неправильно выбранном режиме может возникнуть перенаклеп поверхности и в поверхностном слое могут возникнуть растягивающие остаточные напряжения [2].In specific cases, experimental testing of the regimes is necessary. If the mode is chosen incorrectly, surface ripening can occur and tensile residual stresses can occur in the surface layer [2].

Для получения хороших результатов необходимо соблюдать следующие условия обработки. Необходимо обеспечивать постоянную величину натяга h. Допускаемое радиальное биение элементов, отклонения формы и радиальное биение заготовки не должны превышать 0,03…0,04 мм.To obtain good results, the following processing conditions must be observed. It is necessary to provide a constant interference value h. Permissible radial runout of the elements, shape deviations and radial runout of the workpiece should not exceed 0.03 ... 0.04 mm.

Обработка с большими натягами приводит к увеличению шероховатости поверхности, но при этом несколько увеличивается эффект упрочнения. Для получения поверхности заготовки высокого качества перед обработкой заготовки очищают от следов коррозии и обезжиривают. Обработку ведут с использованием СОТС. Элементы смазывают смесью индустриального масла (60%) и керосина (40%), поверхность заготовки - керосином.Processing with high tightness leads to an increase in surface roughness, but at the same time, the hardening effect slightly increases. To obtain a high-quality workpiece surface, before processing the workpiece, it is cleaned of corrosion and degreased. Processing is carried out using COTS. Elements are lubricated with a mixture of industrial oil (60%) and kerosene (40%), the surface of the workpiece with kerosene.

Оставлять припуск под обработку не следует, так как изменение размера весьма незначительно (1…5 мкм). После обработки по этому способу данным устройством точность заготовок соответствует 7…9-му квалитетам.Leave no allowance for processing should not be, as the size change is very slight (1 ... 5 microns). After processing by this method with this device, the accuracy of the workpieces corresponds to 7 ... 9th qualifications.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного по предлагаемому способу данным устройством, проведены экспериментальные исследования обработки автомобильного шарового пальца. Заготовку пальца шарового верхнего 2101-2904187 устанавливали в специальном электромеханическом приспособлении и упрочняли на станке мод. 16К20 с помощью данного устройства. Заготовка изготовлена из стали 20Х ГОСТ 1050-74. Смазывающе-охлаждающей технологической смесью служил сульфофрезол (5%-ная эмульсия). Обрабатывали сферу диаметром 32,7±0,1; исходный параметр шероховатости Ra=3,2 мкм, достигнутый - Ra=0,63 мкм. Значения технологических факторов (величины натяга, скорости вращения заготовки и инструмента) 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 with this device, experimental studies of the processing of an automobile ball finger have been carried out. The blank of the ball upper ball 2101-2904187 was installed in a special electromechanical device and strengthened on the machine mod. 16K20 using this device. The blank is made of steel 20X GOST 1050-74. Sulfofresol (5% emulsion) served as the lubricating-cooling technological mixture. Processed a sphere with a diameter of 32.7 ± 0.1; the initial roughness parameter Ra = 3.2 μm, achieved - Ra = 0.63 μm. The values of technological factors (the value of interference, rotation speed of the workpiece and tool) 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.

С учетом перебега инструмента заготовка полностью обрабатывалась за 1,25…1,5 оборота.Given the overrun of the tool, the workpiece was completely processed for 1.25 ... 1.5 turns.

Требуемая шероховатость и точность сферической поверхности была достигнута за Тм=0,81 мин (против Тмбаз=2,75 мин по базовому варианту при традиционной обработке обкатыванием на Орловском сталепрокатном заводе ОСПАЗ). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл.1 ГОСТ 577-68 и на профилометре мод. 283 тип АII ГОСТ 19300-86. В обработанной партии (равной 100 шт.) бракованных деталей не обнаружено. Отклонение обработанной поверхности от сферичности составило не более 0,02 мм, что допустимо ТУ.The required roughness and accuracy of the spherical surface was achieved in T m = 0.81 min (against T m bases = 2.75 min according to the basic version with the traditional rolling treatment at the Oryol Steel Mill OSPAZ). The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B class 1 GOST 577-68 and on the profilometer mod. 283 type AII GOST 19300-86. In the processed batch (equal to 100 pcs.) Defective parts were not found. The deviation of the treated surface from sphericity was not more than 0.02 mm, which is permissible.

Величина силы импульсного воздействия деформируемых элементов на обрабатываемую поверхность составляла РИМ=255…400 кН. Глубина упрочненного импульсной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном обкатывании. Упрочненный слой при традиционном обкатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. С помощью предлагаемого способа аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии.The magnitude of the force of the pulsed action of deformable elements on the surface to be treated was P ИМ = 255 ... 400 kN. The depth of the layer hardened by pulsed processing is 3 ... 4 times higher than with traditional rolling. The hardened layer during traditional rolling is formed under long-term action of large static forces. Using 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.

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. Обработка показала, что параметр шероховатости обработанных сферических поверхностей уменьшился до значения Ra=0,32…0,63 мкм при исходном - Ra=3,2…6,3 мкм, производительность повысилась более чем в три раз по сравнению с традиционным обкатыванием. Энергоемкость процесса уменьшилась в 2,2 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. A comparison of the depth of the stressed and hardened layer, the stress gradient and the hardening gradient shows that the depth of the stressed layer is 1.1 ... 1.3 times greater than the depth of the riveted layer, which is consistent with the theory of surface plastic deformation. Processing showed that the roughness parameter of the machined spherical surfaces decreased to Ra = 0.32 ... 0.63 μm with the initial value Ra = 3.2 ... 6.3 μm, the productivity increased more than three times compared to traditional rolling. The energy intensity of the process decreased by 2.2 times.

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

Предлагаемый способ расширяет технологические возможности импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом сферической поверхности путем использования устройства и инструмента специальной формы с большим количеством деформирующих элементов, что позволяет увеличить производительность и снизить расходы на изготовление благодаря простоте конструкции.The proposed method extends the technological capabilities of pulsed processing by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer and the microrelief of the spherical 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 due to the simplicity of design.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2031770, МКП6 В24В 39/04, 39/00. Способ обработки неполных сферических поверхностей деталей ППД. Гаврилин A.M., Самойлов Н.Н. 5045958/27; 14.04.92; 27.03.95. Бюл. №9 - прототип.1. RF patent 2031770, MKP 6 V24V 39/04, 39/00. A method for processing incomplete spherical surfaces of PPD parts. Gavrilin AM, Samoilov N.N. 5045958/27; 04/14/92; 03/27/95. Bull. No. 9 is a prototype.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 3-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. С.412-414.2. Reference technologist-machine builder. In 3 vols. T.2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1983. S.412-414.

Claims (1)

Способ импульсного упрочнения неполных сферических поверхностей, включающий сообщение вращательного движения заготовке и вращательного движения и поперечной подачи устройству, содержащему индивидуальный привод со шпинделем и установленный на нем деформирующий инструмент с деформирующими элементами, отличающийся тем, что используют деформирующий инструмент, содержащий корпус в виде ступицы с радиальными пазами, каждый из деформирующих элементов которого установлен по меньшей мере на двух плоских пластинчатых пружинах в радиальных пазах корпуса, причем деформирующие элементы выполняют в виде пластин с вогнутой внутрь рабочей поверхностью, обратной обрабатываемой сферической поверхности и имеющей радиус (R3-h) мм, где R3 - радиус обрабатываемой сферической поверхности заготовки, мм; h - натяг, мм, при этом рабочую поверхность деформирующих элементов выполняют прерывистой с выступами и впадинами с расположением выступов предыдущего деформирующего элемента в шахматном порядке напротив впадин последующего и перекрытием впадин выступами, при этом длина выступов больше длины впадин, выступы расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через центр обрабатываемой сферической поверхности и перпендикулярной оси вращения инструмента. A method of impulse hardening of incomplete spherical surfaces, comprising communicating rotational motion of a workpiece and rotational motion and lateral feeding to a device comprising an individual drive with a spindle and a deforming tool with deforming elements mounted thereon, characterized in that a deforming tool is used comprising a body in the form of a hub with radial grooves, each of the deforming elements of which are mounted on at least two flat leaf springs in radial grooves body, wherein the deformation elements is in the form of plates with concave working surface inwardly, return the treated spherical surface having a radius (R 3 -h) mm where R 3 - radius of a spherical surface machined workpiece, mm; h is the interference, mm, while the working surface of the deforming elements is discontinuous with protrusions and depressions with the protrusions of the previous deforming element in a checkerboard pattern opposite the depressions of the subsequent and overlapping depressions by the protrusions, while the length of the protrusions is greater than the length of the depressions, the protrusions are symmetrically relative to the plane passing through the center of the processed spherical surface and perpendicular to the axis of rotation of the tool.
RU2008139121/02A 2008-10-01 2008-10-01 Method of pulsed strengthening of spherical surfaces RU2370355C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139121/02A RU2370355C1 (en) 2008-10-01 2008-10-01 Method of pulsed strengthening of spherical surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139121/02A RU2370355C1 (en) 2008-10-01 2008-10-01 Method of pulsed strengthening of spherical surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2370355C1 true RU2370355C1 (en) 2009-10-20

Family

ID=41262883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008139121/02A RU2370355C1 (en) 2008-10-01 2008-10-01 Method of pulsed strengthening of spherical surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370355C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2370355C1 (en) Method of pulsed strengthening of spherical surfaces
RU2371299C1 (en) Device for pulse strengthening of spherical surfaces
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2383428C1 (en) Facility for screw centrifugal strengthening
RU2412038C1 (en) Impact-reeling tool with axially shifted indenters
RU2350455C1 (en) Method for strengthening of spherical surfaces
RU2412039C1 (en) Method of impact rolling
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing
RU2350454C1 (en) Device for strengthening of spherical surfaces
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2361714C1 (en) Finishing-hardening tool
RU2355552C1 (en) Method of coarse thread hardening
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2367563C1 (en) Springing hardening attachment
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2361713C1 (en) Method for finishing-strengthening processing
RU2320459C1 (en) Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2302329C2 (en) Method for pulse diamond-abrasive working
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2347660C1 (en) Device for thread strengthening
RU2366561C1 (en) Device for shaft pulsed surface hardening
RU2347668C1 (en) Tool for pulse strengthening of thread

Legal Events

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

Effective date: 20101002