RU2384397C1 - Procedure for centrifugal strengthening of screws - Google Patents

Procedure for centrifugal strengthening of screws Download PDF

Info

Publication number
RU2384397C1
RU2384397C1 RU2008141040/02A RU2008141040A RU2384397C1 RU 2384397 C1 RU2384397 C1 RU 2384397C1 RU 2008141040/02 A RU2008141040/02 A RU 2008141040/02A RU 2008141040 A RU2008141040 A RU 2008141040A RU 2384397 C1 RU2384397 C1 RU 2384397C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
screw
disk
deforming
plastic deformation
rollers
Prior art date
Application number
RU2008141040/02A
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
Михаил Анатольевич Бурнашов (RU)
Михаил Анатольевич Бурнашов
Владимир Владимирович Иножарский (RU)
Владимир Владимирович Иножарский
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 RU2008141040/02A priority Critical patent/RU2384397C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2384397C1 publication Critical patent/RU2384397C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: facility is rotated for surface plastic deformation and is lengthwise fed. A treated screw is driven to rotation. The facility for surface plastic deforming consists of a disk with radial slots made in form of pneumatic cylinders wherein deforming elements made as two-step rollers are installed. Each of two-step rollers is made with a step of smaller diametre in form of a rod of the pneumatic cylinder and with a step of bigger diametre in form of a piston equipped with a groove and a packing ring; the piston is installed in the pneumatic cylinder. A ring with holes is fixed on periphery surface of the disk; the holes facilitate free passage of steps of smaller diametre of the two-step rollers through them and retain the rollers in radial slots of the disk. Also ends of rods impact surface of the screw and perform plastic deforming.
EFFECT: expanded process functionality, raised efficiency and reduced expenditures.
4 dwg, 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей винтов из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) с нагруженнием деформирующих элементов центробежными силами.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods and devices for finishing and hardening surface treatment of parts of screws made of steels and alloys by surface plastic deformation (PPD) with loading of deforming elements by centrifugal forces.

Известен способ и инструмент центробежной обработки, у которого деформирующие элементы (шарики или ролики) размещают в радиальных пазах диска, при этом в работе элементы смещаются в радиальном направлении [1]. Диск с элементами вращается с высокой скоростью. Элементы при этом наносят по поверхности детали многочисленные удары, пластически деформируя поверхность, и мгновенно отскакивают от нее.A known method and tool of centrifugal processing, in which deforming elements (balls or rollers) are placed in the radial grooves of the disk, while in the work the elements are shifted in the radial direction [1]. A disk with 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.

Известный способ и инструмент отличается ограниченными технологическими возможностями и не позволяет упрочнять сложнофасонные поверхности, например, винтовые, эксцентриковые, кулачковые и др., при этом способ и инструмент имеет низкую производительность и не позволяет развить больших усилий для эффективной обработки.The known method and tool is characterized by limited technological capabilities and does not allow hardening difficult-shaped surfaces, for example, screw, eccentric, cam, etc., while the method and tool has low productivity and does not allow to develop great efforts for efficient processing.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием и упрочнять сложнофасонные поверхности за счет управления глубиной и микрорельефом упрочненного слоя путем использования устройства и инструмента специальной формы с большим количеством деформирующих элементов, на которые воздействует, помимо центробежных сил, нагрузка за счет сжатого воздуха, что позволяет увеличить производительность и улучшить качество поверхности.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of pulsed processing by surface plastic deformation and to strengthen complex surfaces by controlling the depth and microrelief of the hardened layer by using a device and a tool of a special shape with a large number of deforming elements, which are affected, in addition to centrifugal forces, by compressed air, which allows you to increase productivity and improve surface quality.

Поставленная задача решается предлагаемым способом для упрочнения винтов винтовых насосов, включающим осуществление вращения и продольной подачи устройству для поверхностного пластического деформирования и вращательного движения обрабатываемому винту, при этом используют устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее диск с радиальными пазами, выполненными в виде пневмоцилиндров, в которых размещены деформирующие элементы в виде двухступенчатых роликов, каждый из которых выполнен со ступенью меньшего диаметра в виде штока пневмоцилиндра со сферическим рабочим торцом радиуса r>ε, где ε - эксцентриситет обрабатываемого винта винтового насоса, и ступенью большего диаметра в виде поршня, имеющего канавку с уплотнительным кольцом и расположенного в пневмоцилиндре, причем на периферийной поверхности диска установлено кольцо с отверстиями, обеспечивающими свободное прохождение через них ступеней меньшего диаметра двухступенчатых роликов и удерживание последних в радиальных пазах диска, при этом осуществляют удары по поверхности винта для ее пластического деформирования упомянутыми сферическими рабочими торцами штоков под действием центробежной силы двухступенчатых роликов и путем подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндры по радиальному каналу и кольцевым канавкам, выполненным в диске.The problem is solved by the proposed method for hardening the screws of screw pumps, including the rotation and longitudinal feeding of the device for surface plastic deformation and rotational movement of the machined screw, using a device for surface plastic deformation containing a disk with radial grooves made in the form of pneumatic cylinders, in which deforming elements are placed in the form of two-stage rollers, each of which is made with a step of a smaller di meters in the form of a rod of a pneumatic cylinder with a spherical working end face of radius r> ε, where ε is the eccentricity of the screw pump to be machined, and a larger diameter step in the form of a piston having a groove with a sealing ring and located in the pneumatic cylinder, with a ring with holes on the peripheral surface of the disk providing free passage through them of steps of a smaller diameter of two-stage rollers and holding the latter in the radial grooves of the disk, while striking the surface of the screw for e plastic deformation of said spherical rod ends working by centrifugal force two-stage rollers, and by supplying compressed air to the cylinders of the radial channel and the annular grooves formed in the disc.

Сущность способа поясняется чертежами.The essence of the method is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема импульсного упрочнения винтовых поверхностей винтов предлагаемым способом, частичный продольный разрез деформирующего инструмента; на фиг.2 - вид по А на фиг.1, общий вид с торца; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, деформирующие элементы упрочняют впадину винта; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1, деформирующие элементы упрочняют выступ винта.Figure 1 presents a diagram of the pulse hardening of the screw surfaces of the screws of the proposed method, a partial longitudinal section of a deforming tool; figure 2 is a view along A in figure 1, a General view from the end; figure 3 is a section bB in figure 1, the deforming elements reinforce the cavity of the screw; figure 4 is a section bB in figure 1, deforming elements reinforce the protrusion of the screw.

Предлагаемый способ и реализующее его устройство предназначен для поверхностного пластического деформирования (ППД) упрочнения винтовых поверхностей винтов винтовых насосов (фиг.1) с использованием инерционных центробежных сил, действующих на деформирующие элементы. Способ можно использовать для импульсного упрочнения цилиндрических, эксцентриковых, кулачковых и др. сложнофасонных поверхностей. Предлагаемое устройство содержит диск 1 с радиальными пазами 2, в которых размещены деформирующие элементы 3. Диск 1 с деформирующими элементами 3 вращается с высокой скоростью VИ. При работе элементы могут смещаться в радиальном направлении. На деформирующие элементы 3 действуют центробежные силы, под действием которых наносятся по поверхности заготовки 4, вращающейся со скоростью VЗ, многочисленные удары.The proposed method and its implementing device is intended for surface plastic deformation (PPD) hardening of the screw surfaces of the screws of screw pumps (Fig. 1) using inertial centrifugal forces acting on the deforming elements. The method can be used for pulsed hardening of cylindrical, eccentric, cam, and other complex shaped surfaces. The inventive device 1 comprises a disk with radial slots 2, in which are arranged deformation elements 3. The disk 1 with deformation elements 3 rotates at high speed V I. During operation, the elements can be shifted in the radial direction. Centrifugal forces act on the deforming elements 3, under the influence of which numerous strokes are applied on the surface of the workpiece 4, rotating at a speed of V 3 .

Деформирующие элементы 3 выполнены в форме двухступенчатых роликов. Ступени меньшего диаметра расположены дальше от центра диска, а ступени большего диаметра - ближе к центру и находятся в радиальных пазах 2. Ступень меньшего диаметра является штоком пневмоцилиндра и ее рабочий торец выполнен сферическим радиусом r и ударяет по поверхности заготовки, пластически деформируя ее. Длина этой ступени больше, чем эксцентриситет ε обрабатываемой заготовки, например винта, согласно фиг.1. Радиус r сферы штока берется не менее эксцентриситета ε обрабатываемого винта, т.е. r>ε.The deforming elements 3 are made in the form of two-stage rollers. Steps of smaller diameter are located farther from the center of the disk, and steps of larger diameter are closer to the center and are located in radial grooves 2. The step of smaller diameter is the rod of the pneumatic cylinder and its working end face is made of spherical radius r and hits the surface of the workpiece, plastically deforming it. The length of this step is greater than the eccentricity ε of the workpiece, for example a screw, according to FIG. 1. The radius r of the rod sphere is taken not less than the eccentricity ε of the screw being machined, i.e. r> ε.

Ступень большего диаметра деформирующего элемента - ролика 3 является поршнем, имеет канавку с уплотнительным кольцом 5 и расположена в радиальном пазу - пневмоцилиндре 2. В пневмоцилиндры 2 по радиальному каналу 6 и кольцевым канавкам 7 подается сжатый воздух.The step of a larger diameter of the deforming element - the roller 3 is a piston, has a groove with a sealing ring 5 and is located in the radial groove - the pneumatic cylinder 2. Compressed air is supplied to the pneumatic cylinders 2 through the radial channel 6 and the annular grooves 7.

На цилиндрической периферийной поверхности диска 1 установлено и закреплено кольцо 8, выполняющее функции крышки пневмоцилиндров, с отверстиями для свободного прохождения ступени меньшего диаметра деформирующих элементов и удержания их в пневмоцилиндрах 2.On the cylindrical peripheral surface of the disk 1, a ring 8 is installed and fixed, which serves as the cover of the pneumatic cylinders, with holes for the free passage of a step of a smaller diameter of the deforming elements and their retention in the pneumatic cylinders 2.

При обработке заготовка получает вращение VЗ, а устройство для упрочнения - движение продольной подачи Sпр вдоль оси обрабатываемой заготовки и вращательное движение VИ.In processing the workpiece W receives a rotation V, and the device for hardening - longitudinal feed movement S straight along the workpiece axis and the rotational motion V I.

Устройство предназначено для импульсного упрочнения поверхностным пластическим деформированием деталей цилиндрических, эксцентриковых, кулачковых и др. сложнофасонных поверхностей валов, а также винтов винтовых насосов, для чего устройство устанавливают, например, на суппорте токарного станка (не показан). Заготовку закрепляют в патроне 9 шпинделя 10 передней бабки 11 и поджимают центром 12 задней бабки 13. Обрабатываемой заготовке сообщают вращательное движение VЗ. Скорость вращения заготовки задают в зависимости от требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования.The device is intended for pulsed hardening by surface plastic deformation of parts of cylindrical, eccentric, cam, and other difficult-shaped surfaces of shafts, as well as screws of screw pumps, for which the device is installed, for example, on a support of a lathe (not shown). The preform is secured in chuck 10 September spindle headstock 11 and draw in the center 12 of the tailstock 13. The workpiece reported rotational movement V W. The speed of rotation of the workpiece is set depending on the required performance, design features of the workpiece and equipment.

Сборная конструкция диска 1, помимо вышеназванных отличий, имеет следующие особенности. Пневмоцилиндры 2 образованы сепараторами 14, в которых имеются радиальные пазы, и крышками 15, которые установлены с торцов диска 1 и которые закреплены винтами 16.The prefabricated design of the disk 1, in addition to the above differences, has the following features. The pneumatic cylinders 2 are formed by separators 14, in which there are radial grooves, and caps 15, which are installed from the ends of the disk 1 and which are fixed with screws 16.

Сущность предлагаемого процесса с использованием вышеописанного устройства заключается в следующем. При работе деформирующие элементы могут смещаться в радиальном направлении. Используя поперечную подачу SП, подводят и поджимают деформирующие элементы к центру обрабатываемой заготовки и устанавливают нужный натяг hВП по впадине винтовой поверхности. Инструмент с деформирующими элементами вращается с высокой скоростью VИ. Элементы при этом наносят по поверхности детали многочисленные удары, пластически деформируя поверхность. Периодически деформирующие элементы ударяют как по впадинам (см. фиг.3), так и по выступам (см. фиг.4), где натяг hВЫС больше на величину эксцентриситета ε по сравнению с hВП. При этом деформирующие элементы не отскакивают от обработанной поверхности, как это происходит в прототипе [1], а прижаты к обрабатываемой поверхности за счет подачи и давления сжатого воздуха на поршень, которым является деформирующий ролик. Однако давление в каждом пневмоцилиндре 2 одинаковое, поэтому воздействие деформирующих элементов на выступы и впадины будет, примерно, одинаковое. Подача сжатого воздуха в пневмоцилиндры увеличивает срок службы инструментов, при этом пневмоцилиндры работают как демпферы и гасят вибрации, возникающие при ударах.The essence of the proposed process using the above device is as follows. During operation, deforming elements can be shifted in the radial direction. Using a transverse feed S P , the deforming elements are brought in and pressed to the center of the workpiece to be machined and the desired tightness h VP is set along the depression of the helical surface. The tool with deforming elements rotates with a high speed V And . In this case, the elements inflict numerous blows on the surface of the part, plastically deforming the surface. Periodically deforming elements hit both cavities (see. Figure 3) and the ledges (see FIG. 4) where HI tightness h more at the eccentricity ε h compared with VI. In this case, the deforming elements do not bounce off the treated surface, as occurs in the prototype [1], but are pressed to the surface to be processed due to the supply and pressure of compressed air to the piston, which is a deforming roller. However, the pressure in each pneumatic cylinder 2 is the same, so the effect of deforming elements on the protrusions and depressions will be approximately the same. The supply of compressed air to the pneumatic cylinders increases the service life of the tools, while the pneumatic cylinders act as dampers and dampen vibrations arising from impacts.

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.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 of 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 винтовых поверхностей этим способом обрабатывают внутренние фасонные поверхности вращения, а также плоскости, соответствующим образом изготовив профиль деформирующих элементов. Можно также обрабатывать прерывистые поверхности и места сопряжении 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 helical surfaces, the internal shaped surfaces of revolution, as well as the planes, are appropriately treated in this way, having accordingly produced the profile of the deforming elements. You can also handle 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.Processing is performed on grinding, turning and milling machines. Deforming elements are made of steel grades ШХ15 and 9ХС with hardness HRC 56-60.

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, размера элементов, их числа в инструменте, частоты вращения заготовки и времени обработки.The hardness of the surface layer, the depth of hardening and 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, the size of the elements, their number in the tool, the rotation frequency of the workpiece and the processing time.

Режимы обработки винтовых поверхностей деформирующими элементами - роликами диаметром малой ступени 7…10 мм и радиусом сферической рабочей поверхности r=3,5…5 мм и давлением сжатого воздуха 0,63 МПа приведены в таблице.The processing modes of screw surfaces by deforming elements - rollers with a diameter of a small step of 7 ... 10 mm and a radius of a spherical working surface r = 3.5 ... 5 mm and a compressed air pressure of 0.63 MPa are shown in the table.

В конкретных случаях необходима экспериментальная отработка режимов. При неправильно выбранном режиме может возникнуть перенаклеп поверхности, и в поверхностном слое могут возникнуть растягивающие остаточные напряжения, ведущие к трещинам и выкрашиванию поверхностного слоя.In specific cases, experimental testing of the regimes is necessary. If the mode is selected incorrectly, surface re-hardening may occur, and tensile residual stresses may occur in the surface layer, leading to cracks and chipping of the surface layer.

1. Режимы обработки ППД винтовых поверхностей1. Modes of processing PPD screw surfaces

Обрабатываемый материалProcessed material Окружная скорость, м/сPeripheral speed, m / s Продольная подача, мм/обLongitudinal feed, mm / rev Натяг, ммPreload mm Число проходовNumber of passes Повышение твердости, %The increase in hardness,% инструмента-дискаdisk tool заготовкиblanks 1one 22 33 4four 55 66 77 СтальSteel 15…4015 ... 40 0,5…1,50.5 ... 1.5 0,04…0,160.04 ... 0.16 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 0,08…0,100.08 ... 0.10 0,1…0,20,1 ... 0,2 33 30…6030 ... 60 Бронза, латуньBronze, brass 8…158 ... 15 0,5…1,00.5 ... 1.0 0,02…0,200.02 ... 0.20 0,05…0,10.05 ... 0.1 2…32 ... 3 25…4525 ... 45 ДюралюминийDuralumin 9…139 ... 13 0,1…0,50,1 ... 0,5 0,02…0,200.02 ... 0.20 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 мкмNote. The surface roughness parameter in the initial state is Ra = 0.4 ... 1.6 μm, after processing - Ra = 0.1 ... 0.4 μm

Обработка с большими натягами приводит к увеличению шероховатости поверхности, но при этом несколько увеличивается эффект упрочнения.Processing with high tightness leads to an increase in surface roughness, but at the same time the hardening effect is somewhat increased.

Для получения поверхности заготовки высокого качества перед обработкой заготовки очищают от следов коррозии и обезжиривают. Обработку ведут с использованием СОТС. Деформирующие элементы смазывают смесью индустриального масла (60%) и керосина (40%), поверхность заготовки - керосином.To obtain a high-quality workpiece surface, before processing the workpiece, it is cleaned of traces of corrosion and degreased. Processing is carried out using COTS. Deforming 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 точность заготовок соответствует 7…9 квалитетам.Leave no allowance for processing should not be, as the size change is very slight (1 ... 5 microns). After processing by this method, the accuracy of the workpieces corresponds to 7 ... 9 qualifications.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного предлагаемым способом, проведены экспериментальные исследования обработки винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - ⌀27-0,05 мм, эксцентриситет - 3,3 мм, шаг - 28±0,01 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed method, experimental studies of the treatment of the screw of the left H41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500 were carried out, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, diameter of the transverse screw sections - ⌀27 -0.05 mm, eccentricity - 3.3 mm, pitch - 28 ± 0.01 mm, roughness R a = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight - 5.8 kg.

Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с использованием вышеописанного устройства.Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using the above device.

Значения технологических факторов (частоты ударов, величины подачи) выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность ударного воздействия на элементарную площадку обрабатываемой поверхности в диапазоне 6…10. Дальнейшее увеличение кратности деформирующего воздействия ведет к разупрочнению.The values of technological factors (impact frequency, feed rate) were chosen in such a way as to ensure the multiplicity of impact on the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the multiplicity of the deforming effect leads to softening.

Величина силы импульсного воздействия деформируемых элементов на обрабатываемую поверхность составляла РИМ=25,5…40,0 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 данного устройства 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 being treated was P ИМ = 25.5 ... 40.0 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 conditions of long-term action of large static forces. With the help of this device, 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 винтовых поверхностей уменьшился до значения Ra=0,32…0,63 мкм при исходном - Ra=3,2…6,3 мкм, производительность повысилась более чем в три раза по сравнению с традиционным обкатыванием. Энергоемкость процесса уменьшилась в 2,4 раза.Studies of the stress state of the hardened surface layer by pulsed processing showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the interfaced parts of mechanisms and machines. 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 screw 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 2.4 times.

Гашение микровибраций, которое осуществляется за счет подвода сжатого воздуха, в процессе обработки благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Это приводит к более равномерному распределению нагрузки на инструмент, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Демпфирование колебаний способствует лучшему проникновению СОТС в зону обработки. Демпфирование колебаний способствует увеличению стойкости деформирующих элементов инструмента. Обработка в условиях демпфирования колебаний резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОТС вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.The damping of microvibrations, which is carried out due to the supply of compressed air, during processing favorably affects the working conditions of the tool. This 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. Vibration damping contributes to better penetration of COTS into the treatment zone. Damping oscillations increases the resistance of the deforming elements of the tool. Processing under conditions of vibration damping 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 и реализующее его устройство расширяет технологические возможности импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом сложнофасонной поверхности путем использования устройства и инструмента специальной формы с большим количеством деформирующих элементов и подвода сжатого воздуха, что позволяет увеличить производительность и снизить расходы на изготовление благодаря простоте конструкции.The proposed method and its implementing device expands the technological capabilities of pulsed surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer and the microrelief of a complex surface by using a device and a special tool with a large number of deforming elements and supply of compressed air, which allows to increase productivity and reduce manufacturing costs due to the simplicity of the design.

Источники информацииInformation sources

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983, С.412-414.1. Reference technologist-machine builder. In 2 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 упрочнения винтов винтовых насосов, включающий осуществление вращения и продольной подачи устройства для поверхностного пластического деформирования и вращательного движения обрабатываемого винта, отличающийся тем, что используют устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее диск с радиальными пазами, выполненными в виде пневмоцилиндров, в которых размещены деформирующие элементы в виде двухступенчатых роликов, каждый из которых выполнен со ступенью меньшего диаметра в виде штока пневмоцилиндра со сферическим рабочим торцом радиуса r>ε, где ε - эксцентриситет обрабатываемого винта винтового насоса, и ступенью большего диаметра в виде поршня, имеющего канавку с уплотнительным кольцом и расположенного в пневмоцилиндре, причем на периферийной поверхности диска установлено кольцо с отверстиями, обеспечивающими свободное прохождение через них ступеней меньшего диаметра двухступенчатых роликов и удерживание последних в радиальных пазах диска, при этом осуществляют удары по поверхности винта для ее пластического деформирования упомянутыми сферическими рабочими торцами штоков под действием центробежной силы двухступенчатых роликов и путем подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндры по радиальному каналу и кольцевым канавкам, выполненным в диске. A method of hardening screws of screw pumps, comprising rotating and longitudinally feeding a device for surface plastic deformation and rotational movement of a machined screw, characterized in that they use a device for surface plastic deformation containing a disk with radial grooves made in the form of pneumatic cylinders in which the deforming elements are located in the form of two-stage rollers, each of which is made with a step of a smaller diameter in the form of a rod of a pneumatic cylinder with a spherical working end face of radius r> ε, where ε is the eccentricity of the screw pump screw being machined, and a step of a larger diameter in the form of a piston having a groove with a sealing ring and located in the pneumatic cylinder, and a ring with holes is provided on the peripheral surface of the disk to allow free passage through them the steps of the smaller diameter of the two-stage rollers and holding the latter in the radial grooves of the disk, while striking the surface of the screw for its plastic deformation yanutymi spherical working end of the rods under the action of centrifugal force two-stage rollers, and by supplying compressed air to the cylinders of the radial channel and the annular grooves formed in the disc.
RU2008141040/02A 2008-10-15 2008-10-15 Procedure for centrifugal strengthening of screws RU2384397C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141040/02A RU2384397C1 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Procedure for centrifugal strengthening of screws

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141040/02A RU2384397C1 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Procedure for centrifugal strengthening of screws

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2384397C1 true RU2384397C1 (en) 2010-03-20

Family

ID=42137317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141040/02A RU2384397C1 (en) 2008-10-15 2008-10-15 Procedure for centrifugal strengthening of screws

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2384397C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111070046A (en) * 2019-12-28 2020-04-28 安徽楚江科技新材料股份有限公司 Roll grinding device for mirror surface copper strip
CN111515844A (en) * 2020-05-08 2020-08-11 玉环周浪汽配厂 Quick burnishing machine in pipe surface

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник технолога-машиностроителя. Под. ред. Мещерякова Р.К. и др. Т.2. - М.: Машиностроение, 1983, с.412-414. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111070046A (en) * 2019-12-28 2020-04-28 安徽楚江科技新材料股份有限公司 Roll grinding device for mirror surface copper strip
CN111515844A (en) * 2020-05-08 2020-08-11 玉环周浪汽配厂 Quick burnishing machine in pipe surface
CN111515844B (en) * 2020-05-08 2021-11-23 浙江双森金属科技股份有限公司 Quick burnishing machine in pipe surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2383428C1 (en) Facility for screw centrifugal strengthening
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2291764C1 (en) Combined tool for working openings by needle milling cutter at strengthening surface of openings
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2412039C1 (en) Method of impact rolling
RU2366559C1 (en) Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening
RU2337806C1 (en) Static-pulse method for rolling screws
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2370355C1 (en) Method of pulsed strengthening of spherical surfaces
RU2364490C1 (en) Method of flat surface static-and-impulse strengthening
RU2361714C1 (en) Finishing-hardening tool
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2312004C1 (en) Elastic deforming tool for static-pulse working
RU2311278C1 (en) Working method by applying static load and pulse load to elastic deforming tool
RU2297317C1 (en) Method of the multi-component shafts rolling
RU2366561C1 (en) Device for shaft pulsed surface hardening
RU2287426C1 (en) Method of static-pulse expanding
RU2320459C1 (en) Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2437750C1 (en) Device for surface roll forming
RU2317884C1 (en) Method of strengthening with spring vibrator
RU2317883C1 (en) Device for strengthening

Legal Events

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

Effective date: 20101016