RU2383427C1 - Device for screw static-pulse strengthening - Google Patents

Device for screw static-pulse strengthening Download PDF

Info

Publication number
RU2383427C1
RU2383427C1 RU2008139692/02A RU2008139692A RU2383427C1 RU 2383427 C1 RU2383427 C1 RU 2383427C1 RU 2008139692/02 A RU2008139692/02 A RU 2008139692/02A RU 2008139692 A RU2008139692 A RU 2008139692A RU 2383427 C1 RU2383427 C1 RU 2383427C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deforming elements
waveguide
leaf springs
pulse
workpiece
Prior art date
Application number
RU2008139692/02A
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 RU2008139692/02A priority Critical patent/RU2383427C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2383427C1 publication Critical patent/RU2383427C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: facility for fine-strengthening treatment is actuated for line feed, while billet is actuated to rotate around its own lengthwise axis. The facility for fine-strengthening treatment consists of a case wherein there are installed deforming elements and a wave guide made in form of a bushing, the facility also contains a nut and V-shaped bent leaf springs. The case is made with a central hole for billet positioning. The leaf springs with their end are rigidly secured on surface of the case hole, while on their other end there are arranged the said deforming elements; also cams are attached to their middle section. The cams contact internal surface of the wave guide whereto periodical pulse load is applied by means of a head; pulse load is generated with a hydraulic pulse generator. Cylinder compression springs are placed between the nut and a free end of the wave guide. Periodic pulse load is applied under condition of radial travel of the ends of leaf springs with deforming elements; notably, travel is directed to the centre of the billet.
EFFECT: expanded process functions, control over depth of strengthened layer and micro-relief of surface.
6 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для отделочно-упрочняющей обработки деталей типа винтов из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием 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 parts such as screws from steels and alloys by surface plastic deformation with static-pulse loading of deforming elements.

Известны способ и устройство 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 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.

Известны способ и устройство для ударного вибронакатывания, содержащее 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 and device for shock vibratory rolling, comprising a housing, a separator with a deforming element, a support in the form of a smooth roller mounted rotatably in the housing, while it is equipped with a support drive and an elastic element, one end of which is mounted on the housing, and the other on the separator [2].

Известный 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 known method is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and a regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficient depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известны и устройство для статико-импульсного упрочнения сложнопрофильных деталей, содержащее камеру, которая заполнена деформирующими элементами в виде микрошариков или шариков и выполнена с возможностью размещения в ней заготовки, и волновод, при этом оно снабжено размещенными в камере двумя колодками с вогнутыми цилиндрическими поверхностями, бойком, первым гидроцилиндром, подключенным к гидравлическому генератору импульсов для создания импульсной нагрузки на деформирующие элементы, и вторым гидроцилиндром, выполненным с возможностью воздействия на первый гидроцилиндр для создания статической нагрузки на деформирующие элементы, последние расположены между цилиндрическими вогнутыми поверхностями колодок и заготовкой с возможностью охватывания последней, одна из упомянутых колодок выполнена с возможностью передвижения и шарнирно соединена с волноводом, камера выполнена со сквозными отверстиями в ее двух противоположных стенках для обеспечения прохождения заготовки и содержит затворы с амортизаторами, расположенные в упомянутых сквозных отверстиях камеры, при этом волновод и боек выполнены одинакового диаметра и расположены в первом гидроцилиндре [3, 4].A device for static-pulse hardening of complex parts is also known, containing a chamber that is filled with deforming elements in the form of microspheres or balls and is configured to place a workpiece in it, and a waveguide, while it is equipped with two pads placed in the chamber with concave cylindrical surfaces, a striker , the first hydraulic cylinder connected to the hydraulic pulse generator to create a pulse load on the deforming elements, and the second hydraulic cylinder, made with possible the impact on the first hydraulic cylinder to create a static load on the deforming elements, the latter are located between the cylindrical concave surfaces of the blocks and the workpiece with the possibility of covering the latter, one of these blocks is made with the possibility of movement and pivotally connected to the waveguide, the camera is made with through holes in its two opposite the walls to ensure the passage of the workpiece and contains gates with shock absorbers located in the said through holes of the chambers s, while the waveguide and the firing pin are made of the same diameter and are located in the first hydraulic cylinder [3, 4].

Известны способ и устройство, реализующее его, представляющее собой весьма сложную, дорогостоящую, металлоемкую и энергоемкую конструкцию, которая значительно увеличивает себестоимость изготовления обрабатываемых деталей, при этом способ отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности.The known method and device that implements it, which is a very complex, expensive, metal and energy-intensive design, which significantly increases the cost of manufacturing the workpieces, the method is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface.

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 деформирующих элементов, подвешенных на упругих пластинах, взаимодействующих с волноводом и бойком.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 the complexity of manufacturing equipment by using deforming elements suspended on elastic plates interacting with the waveguide and the striker.

Поставленная задача решается предлагаемым способом статико-импульсного упрочнения винтов, включающим сообщение продольной подачи устройству для отделочно-упрочняющей обработки и вращательного движения относительно собственной продольной оси заготовке, отличающимся тем, что используют устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее корпус с центральным отверстием для расположения в нем заготовки, в котором расположены деформирующие элементы и волновод, выполненный в виде втулки, гайку и V-образно изогнутые пластинчатые пружины, одним концом жестко закрепленные на поверхности отверстия корпуса, на другом конце которых установлены упомянутые деформирующие элементы, а на их средней части закреплены кулачки, которые контактируют с внутренней поверхностью волновода, к которому с помощью бойка прикладывают периодическую импульсную нагрузку, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов, при этом между гайкой и свободным торцом волновода установлены цилиндрические винтовые пружины сжатия для возвращения волновода в первоначальное положение, а периодическую импульсную нагрузку прикладывают из условия создания радиального перемещения, направленного к центру заготовки, концов пластинчатых пружин с деформирующими элементами, выпрямления их и создания натяга.The problem is solved by the proposed method of static-pulse hardening of screws, including a message of the longitudinal feed to the device for finishing and hardening processing and rotational movement relative to its own longitudinal axis of the workpiece, characterized in that they use a device for finishing and hardening processing, comprising a housing with a central hole for positioning in blanks in which the deforming elements and the waveguide, made in the form of a sleeve, a nut and a V-shaped curved plate springs, with one end rigidly fixed to the surface of the housing opening, at the other end of which the aforementioned deforming elements are installed, and cams are fixed on their middle part, which contact the inner surface of the waveguide, to which, using the striker, apply a periodic pulse load generated by a hydraulic pulse generator, in this case, cylindrical compression coil springs are installed between the nut and the free end of the waveguide to return the waveguide to its original position, but not iodicheskuyu impulse load is applied from the condition of creating a radial movement directed to the center of the workpiece ends with leaf springs deforming elements, straightening them and create interference.

Особенности работы предлагаемым способом поясняются чертежами. На фиг.1 показана схема упрочнения винтовой поверхности заготовки винта на токарном станке с использованием трехкулачкового самоцентрирующего патрона с поджатием задним центром и устройство, реализующее способ, которое показано в рабочем положении в момент действия импульсной нагрузки, продольный разрез; на фиг.2 - устройство в момент холостого хода, когда деформирующие элементы отведены от поверхности заготовки, частичный продольный разрез; на фиг.3 - вид А на фиг.1, общий вид устройства с торца; на фиг.4 - поперечное сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - элемент В на фиг.1, положения деформирующего элемента во время действия импульсной нагрузки и холостого хода (тонкой линией); на фиг.6 - элемент Г на фиг.2, деформирующий элемент закреплен в сепараторе, положение деформирующего элемента во время холостого хода.Features of the proposed method are illustrated by drawings. Figure 1 shows a diagram of the hardening of the helical surface of a screw blank on a lathe using a three-jaw self-centering chuck with preloading by the rear center and a device that implements a method that is shown in working position at the time of the action of the pulse load, a longitudinal section; figure 2 - the device at idle, when the deforming elements are removed from the surface of the workpiece, a partial longitudinal section; figure 3 is a view a in figure 1, a General view of the device from the end; figure 4 is a cross section bB in figure 1; figure 5 - element In figure 1, the position of the deforming element during the action of the pulse load and idle (thin line); in Fig.6 - element G in Fig.2, the deforming element is fixed in the separator, the position of the deforming element during idle.

Предлагаемый способ предназначен для статико-импульсного упрочнения винтов поверхностным пластическим деформированием (ППД). Способ реализуется с помощью устройства, которое устанавливается, например, на суппорте токарного станка (не показан), причем заготовке винта 1, закрепленной в трехкулачковом самоцентрирующем патроне 2 и поджатой задним центром, сообщается вращательное движение VЗ относительно собственной продольной оси, а устройству - продольная подача SПР, при этом деформирующим элементам 3 - статическая РСТ и импульсная РИМ радиальная нагрузки, направленные к центру заготовки SП.The proposed method is intended for static-pulse hardening of screws by surface plastic deformation (PPD). The method is implemented using a device that is installed, for example, on a support of a lathe (not shown), and the screw blank 1, mounted in a three-jaw self-centering chuck 2 and preloaded by the rear center, is provided with a rotational movement V З relative to its own longitudinal axis, and the device is longitudinal supply S PR , while the deforming elements 3 - static P ST and pulsed P IM radial loads directed to the center of the workpiece S P.

Предлагаемый способ реализуется устройством, имеющим корпус 4, который является частью гидроцилиндра и охватывает заготовку 1. Гидроцилиндр выполнен в виде двух концентрических цилиндров: наружного и внутреннего, где расположены волновод 5 и боек 6, изготовленные в виде втулок.The proposed method is implemented by a device having a housing 4, which is part of the hydraulic cylinder and covers the workpiece 1. The hydraulic cylinder is made in the form of two concentric cylinders: external and internal, where the waveguide 5 and the strikers 6 are made in the form of bushings.

На внутренней поверхности внутреннего цилиндра жестко одним концом закреплены V-образно изогнутые пластинчатые пружины 7. Пластинчатые пружины 7 изготовлены, например, из стальной холоднокатаной ленты согласно ГОСТ 21996-76. На другом свободном конце пластинчатых пружин 7 установлены деформирующие элементы 3. Деформирующие элементы 3 могут быть закреплены на пластинчатых пружинах 7 как жестко, так и подвижно с использованием сепаратора. Вариант крепления деформирующих элементов 3 на пластинчатых пружинах 7 с использованием сепаратора 8 показан на фиг.6. На средней части пластинчатых пружин 7 закреплены кулачки 9, которые контактируют с внутренней, расположенной под углом к продольной оси, поверхностью волновода 6, таким образом, что при возвратно-поступательном продольном перемещении волновода кулачки и свободный конец пластинчатых пружин с деформирующими элементами будут перемещаться в радиальном направлении SП.On the inner surface of the inner cylinder, V-curved leaf springs 7 are rigidly fixed at one end. Leaf springs 7 are made, for example, of cold-rolled steel tape according to GOST 21996-76. At the other free end of the leaf springs 7, deforming elements 3 are installed. The deforming elements 3 can be fixed to the leaf springs 7 both rigidly and movably using a separator. An option for mounting deforming elements 3 on leaf springs 7 using a separator 8 is shown in Fig.6. On the middle part of the leaf springs 7, cams 9 are fixed, which are in contact with the inner surface of the waveguide 6, which is at an angle to the longitudinal axis, so that during reciprocal longitudinal movement of the waveguide, the cams and the free end of the leaf springs with deforming elements will move radially direction S P.

Волновод 6 представляет собой втулку и помещен между наружным и внутренним цилиндрами корпуса 4. Периодическая импульсная РИМ нагрузка волновода 6, направленная продольно, преобразуется на дополнительное сообщение радиального перемещения свободных концов пластинчатых пружин 7 с деформирующими элементами 3. При ударе бойка 5 по волноводу 6 последний выдвигается из корпуса 4 и, контактируя с кулачками 9, радиально перемещает к центру свободные концы пружин 7 с деформирующими элементами 3, выпрямляя пружины и совершая удар по упрочняемой поверхности заготовки 1.The waveguide 6 is a sleeve and is placed between the outer and inner cylinders of the housing 4. The periodic impulse P IM load of the waveguide 6, directed longitudinally, is converted to an additional message of radial movement of the free ends of the leaf springs 7 with deforming elements 3. When the striker 5 hits the waveguide 6, the last extends from the housing 4 and, in contact with the cams 9, radially moves to the center the free ends of the springs 7 with deforming elements 3, straightening the springs and making a blow to the reinforced surface Workpiece 1.

Для возвращения волновода 6 в первоначальное положение, а именно перемещение к корпусу 4, служат цилиндрические винтовые пружины сжатия 10, установленные между гайкой 11, которая навинчена на наружный цилиндр корпуса 4, и свободным торцом волновода 5.To return the waveguide 6 to its original position, namely, moving to the housing 4, cylindrical compression coil springs 10 are used, installed between the nut 11, which is screwed onto the outer cylinder of the housing 4, and the free end of the waveguide 5.

Способ может быть реализован в статическом режиме, когда гидравлический генератор импульсов (не показан) выключен и не вырабатывает импульсную нагрузку, при этом боек 5 не работает, а волновод 6 установлен в крайнем левом положении (согласно фиг.1), при этом деформирующие элементы 3 оказывают максимальное статическое РСТМАХ воздействие на обрабатываемую поверхность 1. При установке волновода 6 в промежуточном положении между крайним левым (фиг.1) и правым (фиг.2) положениями можно нагрузить деформирующие элементы любой статической РСТ нагрузкой в пределах РСТMAX>PСТ>0.The method can be implemented in static mode, when the hydraulic pulse generator (not shown) is turned off and does not generate a pulse load, while the hammer 5 does not work, and the waveguide 6 is installed in the leftmost position (according to figure 1), while the deforming elements 3 have the maximum static P ST MAX impact on the surface 1. When installing the waveguide 6 in an intermediate position between the leftmost (figure 1) and right (figure 2) positions, you can load the deforming elements of any static P ST load viscous within P PT MAX > P CT > 0.

Предлагаемый способ наиболее эффективно применим в импульсном режиме, когда гидравлический генератор импульсов (не показан) включен и вырабатывает импульсную РИМ нагрузку, боек 5 работает и воздействует на волновод 6 (согласно фиг.1) в продольном направлении, при этом деформирующие элементы 3 воспринимают периодическую импульсную РИМ нагрузку, перемещаются в поперечном радиальном направлении и оказывают упрочняющее воздействие на обрабатываемую поверхность 1.The proposed method is most effectively applied in a pulsed mode, when a hydraulic pulse generator (not shown) is turned on and generates a pulsed P MI load, the striker 5 operates and acts on the waveguide 6 (according to FIG. 1) in the longitudinal direction, while the deforming elements 3 perceive pulse R IM load, move in the transverse radial direction and have a strengthening effect on the treated surface 1.

Если волновод 6 не будет доходить до крайнего правого положения, т.е. до положения, как при холостом ходе (фиг.2), то устройство будет работать в статико-импульсном режиме.If the waveguide 6 does not reach the extreme right position, i.e. to the position, as when idling (figure 2), the device will work in a static-pulse mode.

Частота импульсного воздействия деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность зависит от частоты ударов бойка по волноводу.The frequency of the pulsed action of deforming elements on the surface to be treated depends on the frequency of the strikes on the waveguide.

В результате удара бойка по торцу волновода в бойке и волноводе возникают ударные и противоположно направленные импульсы одинаковой амплитуды и продолжительности, каждый из которых будет воздействовать на пластинчатую пружину с деформирующим элементом и на обрабатываемую поверхность с цикличностью, равной двойной продолжительности импульсов. Дойдя до обрабатываемой поверхности, ударный импульс распределяется на проходящий и отражающий. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы упрочнения, которая интенсифицирует процесс.As a result of the impact of the striker on the end of the waveguide in the striker and waveguide, shock and oppositely directed pulses of the same amplitude and duration arise, each of which will act on a leaf spring with a deforming element and on the surface to be treated with a cyclicity equal to double pulse duration. Having reached the surface to be treated, the shock pulse is distributed on the passing and reflecting. The passing pulse forms a dynamic component of the hardening force, which intensifies the process.

Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами устройства экспериментально.The ability to rationally use the energy of shock waves is determined by the dimensions of the device experimentally.

Общая продольная периодическая импульсная нагрузка РИМ бойка по волноводу воспринимается пластинчатыми пружинами и равномерно распределяется на каждый деформирующий элемент.The total longitudinal periodic pulsed load P IM of the striker along the waveguide is perceived by leaf springs and evenly distributed to each deforming element.

Периодическая импульсная нагрузка РИМ должна быть больше суммарной силы, требуемой для деформации консольной части пластинчатых пружин, для преодоления сопротивления цилиндрических винтовых пружин 10 и силы, необходимой для упрочнения. Отвод волновода и бойка после удара в первоначальное положение (согласно фиг.1-2, вправо) осуществляется за счет упругости цилиндрических винтовых пружин 10 и возвращения отогнутой части пластинчатых пружин в первоначальное свободное состояние.The periodic impulse load P IM must be greater than the total force required to deform the cantilever part of the leaf springs to overcome the resistance of the coil springs 10 and the force necessary for hardening. The removal of the waveguide and the striker after impact in the initial position (according to Fig.1-2, to the right) is due to the elasticity of the cylindrical coil springs 10 and the return of the bent part of the leaf springs to their original free state.

Импульсный режим ППД, характеризуемый наличием ударной нагрузки РИМ, осуществляется за счет удара бойка по волноводу и далее воздействия последнего на кулачки пластинчатых пружин с деформирующими элементами с частотой, зависящей от частоты гидравлического генератора импульсов [5-7], питающего гидроцилиндр корпуса 4.The pulse mode of the RPM, characterized by the presence of an impact load P IM , is carried out due to the impact of the striker on the waveguide and then the latter acts on the cams of leaf springs with deforming elements with a frequency depending on the frequency of the hydraulic pulse generator [5-7], which supplies the hydraulic cylinder of the housing 4.

Величина импульсной нагрузки РИМ обеспечивается жесткостью пластинчатых пружин и величиной их прогиба, зависящей от конструктивных параметров кулачков 9. При наезде волновода на кулачки пластинчатые пружины прогибаются, а деформирующие элементы ударяют с силой РИМ по упрочняемой поверхности, вдавливаясь в нее на величину αим.The magnitude of the impulse load P IM is ensured by the stiffness of the leaf springs and the magnitude of their deflection, which depends on the design parameters of the cams 9. When the waveguide hits the cams, the leaf springs bend, and the deforming elements hit the force P IM on the hardened surface, pressing into it by the value of α them .

Точность формы обрабатываемой поверхности заготовки данным устройством повышается, и снижается величина шероховатости благодаря самоцентрированию и самоустановке деформирующих элементов на обрабатываемой поверхности при ее биениях и вибрациях. Устройство, охватывая обрабатываемую заготовку по всему диаметру в поперечном сечении, поддерживает заготовку как люнет.The accuracy of the shape of the workpiece’s machined surface with this device is increased, and the roughness is reduced due to self-centering and self-installation of deforming elements on the machined surface during its beating and vibration. The device, covering the workpiece over the entire diameter in cross section, supports the workpiece as a rest.

Пластинчатые пружины, на которых установлены деформирующие элементы, дополнительно выполняют функцию демпфирующих элементов, снижающих вибрационные нагрузки на всю конструкцию устройства и на станок.The leaf springs, on which the deforming elements are installed, additionally perform the function of damping elements, which reduce vibration loads on the entire structure of the device and on the machine.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного по предлагаемому способу, проведены экспериментальные исследования обработки винта с использованием гидравлического генератора импульсов [5-7]. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, на токарном станке с использованием устройства, рассмотренного выше. Винт (см. фиг.1) имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - ⌀27-0,05 мм, эксцентриситет - 3,3 мм, шаг - 28±0,01 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с использованием данного устройства.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed method, experimental studies of screw processing using a hydraulic pulse generator were carried out [5-7]. The screw left H41.1016.01.001 of the screw pump EVN5-25-1500 was processed on a lathe using the device described above. The screw (see Fig. 1) had the following dimensions: total length - 1282 mm, screw part length - 1208 mm, screw cross-sectional diameter ⌀27 -0.05 mm, eccentricity - 3.3 mm, pitch - 28 ± 0 , 01 mm, roughness R a = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight - 5.8 kg. Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using this device.

Значения технологических факторов (частоты ударов, величина продольной подачи, скорости вращения заготовки 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.The values of technological factors (impact frequency, longitudinal feed rate, workpiece rotation speed, etc.) were chosen in such a way as to provide a multiplicity of impact on the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the multiplicity of the deforming effect leads to softening.

Величины сил статической и импульсной нагрузок деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность составляли Рст=25…40 кН; Рим=255…400 кН. 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 static and pulsed loads of deforming elements on the treated surface was P article = 25 ... 40 kN; P them = 255 ... 400 kN. 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 mating 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 5 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 5 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 винтов поверхностным пластическим деформированием, позволяет управлять глубиной упрочненного слоя и микрорельефом поверхности.The proposed method extends the technological capabilities of static-pulse processing of screws 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 [5-7]), 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 characterized by compactness and high efficiency, low energy intensity (compared with the known [5-7]), 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 информацииInformation sources

1. А.с. СССР 366062, МПК В24В 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 V24V 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 В24В 39/00. Устройство для ударного вибронакатывания. Ю.Г.Шнейдер, Б.Н.Букин, Г.Р.Круглов. 3818752/25-27. 04.12.1984; 23.06.1986.2. A.S. USSR 1238952, IPC V24V 39/00. Device for shock vibratory rolling. Yu.G. Schneider, B.N. Bukin, G.R. Kruglov. 3818752 / 25-27. 12/04/1984; 06/23/1986.

3. Патент РФ 2319596. МПК В24В 39/04. Устройство для статико-импульсного упрочнения сложнопрофильных деталей. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И., Самойлов Н.Н., Фомин Д.С., Михайлов Г.А., Иножарский В.В., Гаврилин A.M., Селеменев К.Ф. Заявка №2006125126/02. 12.07.06. 20.03.2008. Бюл. №8.3. RF patent 2319596. IPC V24V 39/04. Device for static-pulse hardening of complex parts. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I., Samoilov N.N., Fomin D.S., Mikhailov G.A., Inozharsky V.V., Gavrilin A.M., Selemenev K.F. Application No. 2006125126/02. 07/12/06. 03/20/2008. Bull. No. 8.

4. Патент РФ 2319597. МПК В24В 39/04. Способ статико-импульсного упрочнения сложнопрофильных деталей. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И., Самойлов Н.Н., Фомин Д.С., Михайлов Г.А., Иножарский В.В., Гаврилин A.M., Селеменев К.Ф. Заявка №2006125135/02. 12.07.06; 20.03.2008. Бюл. №8.4. RF patent 2319597. IPC V24V 39/04. The method of static-pulse hardening of complex parts. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I., Samoilov N.N., Fomin D.S., Mikhailov G.A., Inozharsky V.V., Gavrilin A.M., Selemenev K.F. Application No. 2006125135/02. 07/12/06; 03/20/2008. Bull. No. 8.

5. Патент РФ 2098259, МКИ6 В24В 39/00. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. 96110476/02, 23.05.96; 10.12.97. Бюл. №34.5. RF patent 2098259, MKI 6 V24V 39/00. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. The method of static-pulse treatment by surface plastic deformation. 96110476/02, 05.23.96; 12/10/97. Bull. Number 34.

6. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.6. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.

7. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. №34.7. 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 винтов, включающий сообщение продольной подачи устройству для отделочно-упрочняющей обработки и вращательного движения относительно собственной продольной оси заготовке, отличающийся тем, что используют устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее корпус с центральным отверстием для расположения в нем заготовки, в котором расположены деформирующие элементы и волновод, выполненный в виде втулки, гайку и V-образно изогнутые пластинчатые пружины, одним концом жестко закрепленные на поверхности отверстия корпуса, на другом конце которых установлены упомянутые деформирующие элементы, а на их средней части закреплены кулачки, которые контактируют с внутренней поверхностью волновода, к которому с помощью бойка прикладывают периодическую импульсную нагрузку, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов, при этом между гайкой и свободным торцом волновода установлены цилиндрические винтовые пружины сжатия для возвращения волновода в первоначальное положение, а периодическую импульсную нагрузку прикладывают из условия создания радиального перемещения, направленного к центру заготовки, концов пластинчатых пружин с деформирующими элементами, выпрямления их и создания натяга. The method of static-pulse hardening of screws, including the message of the longitudinal feed to the device for finishing and hardening processing and rotational movement relative to its own longitudinal axis of the workpiece, characterized in that they use a device for finishing and hardening processing, comprising a housing with a central hole for positioning the workpiece in it, which are the deforming elements and the waveguide, made in the form of a sleeve, a nut and a V-shaped curved leaf springs, one end rigidly fixed to the surface of the housing opening, at the other end of which the aforementioned deforming elements are installed, and on their middle part cams are fixed that contact the inner surface of the waveguide, to which, using the striker, apply a periodic impulse load generated by a hydraulic pulse generator, between the nut and the free end waveguide compression coil springs are installed to return the waveguide to its original position, and a periodic pulse load is applied from the condition of creating a radial movement directed to the center of the workpiece, ends of leaf springs with deforming elements, straightening them and creating an interference fit.
RU2008139692/02A 2008-10-06 2008-10-06 Device for screw static-pulse strengthening RU2383427C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139692/02A RU2383427C1 (en) 2008-10-06 2008-10-06 Device for screw static-pulse strengthening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139692/02A RU2383427C1 (en) 2008-10-06 2008-10-06 Device for screw static-pulse strengthening

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2383427C1 true RU2383427C1 (en) 2010-03-10

Family

ID=42135137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008139692/02A RU2383427C1 (en) 2008-10-06 2008-10-06 Device for screw static-pulse strengthening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2383427C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2383426C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2383427C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2383425C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2383424C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2287426C1 (en) Method of static-pulse expanding
RU2324584C1 (en) Method of statico-impulse surface plastic deformation
RU2366559C1 (en) Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening
RU2364491C1 (en) Device for flat surface static-and-impulse strengthening
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2364490C1 (en) Method of flat surface static-and-impulse strengthening
RU2287424C1 (en) Device for static-pulse surface plastic deformation by rotating tool
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2283748C1 (en) Apparatus for static-pulse rolling out
RU2296664C1 (en) Process for electric static-pulse treatment
RU2279961C1 (en) Device for restoration of metal inner surfaces by static pulse rolling
RU2314906C1 (en) Vibration apparatus for finish and strengthen working
RU2366561C1 (en) Device for shaft pulsed surface hardening
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2320459C1 (en) Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2287423C1 (en) Method of vibration static-pulse working
RU2325265C1 (en) Device for statico-pulse surface plastic deformation
RU2350456C1 (en) Device for pulse strengthening of screws

Legal Events

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

Effective date: 20101007