RU2414514C1

RU2414514C1 - Procedure for electro-mechanical processing parts of machines

Info

Publication number: RU2414514C1
Application number: RU2009137123/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Яковлев (RU); Сергей Александрович Яковлев; Николай Петрович Каняев (RU); Николай Петрович Каняев
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-03-20

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: part processing is performed with two tools isolated from each other and located on one axis at distance 0.5 5 mm. Surface hardening of metal between the tools is achieved by thermal effect from running electrical current. ^ EFFECT: increased efficiency of processing and reduced expenditures for electric energy. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлообработки, касается методов поверхностного упрочнения деталей машин электромеханической обработкой в условиях массового и ремонтного производства.The invention relates to the field of metalworking, relates to methods of surface hardening of machine parts by electromechanical processing in the conditions of mass and repair production.

Известны способы электромеханической обработки (см. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. - Л.: Машиностроение. - 1989. - 184 с. и Багмутов В.П., Паршев С.Н., Дудкина Н.Г., Захаров И.Н. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация. - Новосибирск: Наука, 2003. - 318 с.), при которых через зону контакта деформирующего электрод-инструмента (ролика или пластины) и детали проходит ток большой плотности (10⁸-10⁹А/м²) и низкого (1-6 В) напряжения, вследствие чего на контактирующей поверхности изделия выделяется большое количество тепла, происходят высокоскоростной нагрев локального микрообъема поверхности с одновременным его пластическим деформированием и последующее интенсивное охлаждение за счет отвода тепла внутрь детали, что приводит к повышению прочности и износостойкости. Электрический ток подводится к детали через электроконтактное устройство и специальную державку с инструментом, которые образуют с деталью общею электрическую цепь. Способ значительно изменяет физико-механические свойства поверхностного слоя изделий и позволяет повысить их служебные характеристики.Known methods of electromechanical processing (see Askinazi B.M. Hardening and restoration of parts by electromechanical processing. - L.: Mechanical Engineering. - 1989. - 184 pp. And Bagmutov V.P., Parshev S.N., Dudkina N.G. , Zakharov IN Electromechanical processing: technological and physical fundamentals, properties, implementation. - Novosibirsk: Nauka, 2003. - 318 p.), In which a large current passes through the contact zone of the deforming electrode tool (roller or plate) and the part density (10 ⁸ to 10 ⁹ A / m ²⁾ and low (6.1 V) voltage, whereby on contacting overhnosti products, a large amount of heat occurring high local microvolume heating surface while its plastic deformation and subsequent intensive cooling due to heat dissipation into the part, resulting in increased strength and durability. An electric current is supplied to the part through an electrical contact device and a special tool holder with tools that form a common electrical circuit with the part. The method significantly changes the physicomechanical properties of the surface layer of products and improves their performance characteristics.

Однако данные способы отличаются низкой производительностью обработки поверхностей, большими потерями электроэнергии в технологической оснастке и по длине детали, низким КПД процесса.However, these methods are characterized by low productivity of surface treatment, large losses of electricity in the tooling and length of the part, low efficiency of the process.

Известна интегральная установка для электромеханической обработки (Патент №2127183 принят за прототип, см. Бюл. №7 от 10.03.99), содержащая силовой понижающий трансформатор с аппаратурой регулирования и контроля, технологически связанные с ним вспомогательную оснастку с элементами токоподвода и подпружиненную державку, несущую головку с рабочим инструментом и предназначенную для крепления на суппорте токарного станка, отличающаяся тем, что силовой понижающий трансформатор с тороидальным сердечником также расположен на суппорте токарного станка, а пружинная державка закреплена с возможностью регулирования своего положения, при этом головка смонтирована в державке с возможностью качания и выполнена двухрычажной с регулируемыми по длине относительно оси качания плечами рычагов, несущих на концах рабочие инструменты в виде роликов, токоподвод к которым осуществлен непосредственно от трансформатора упругими шинами вторичной обмотки. При такой обработке снижаются потери электроэнергии, повышается производительность процесса за счет двухроликового воздействия.Known integrated installation for electromechanical processing (Patent No. 2127183 adopted as a prototype, see Bull. No. 7 of 03/10/99), containing a power step-down transformer with regulation and control equipment, technologically related auxiliary equipment with current supply elements and a spring-loaded holder carrying a head with a working tool and intended for mounting on a support of a lathe, characterized in that the power step-down transformer with a toroidal core is also located on a support of a turning tank, and the spring holder is fixed with the ability to adjust its position, while the head is mounted in the holder with the possibility of swinging and is made double-lever with arms of arms lenght adjustable in length relative to the axis of swing, carrying working tools at the ends in the form of rollers, the current supply to which is carried out directly from the transformer elastic tires of the secondary winding. With this treatment, energy losses are reduced, the process productivity is increased due to the two-roller effect.

Однако данное устройство также имеет достаточно высокие энергетические потери, металлоемкость и недостаточную производительность.However, this device also has a fairly high energy loss, metal consumption and insufficient performance.

Известен способ электромеханической обработки деталей машин по патенту РФ №2285728 С2 (принят также за прототип, см. Бюл. №29 от 20.10.2006), включающий одновременно механическое воздействие рабочими инструментами и нагрев поверхностного слоя изделия путем пропускания электрического тока через зону контакта инструмента с деталью, в котором обработку производят тремя рабочими инструментами, каждый из которых подключен к одной из фаз трехфазного источника тока с образованием с деталью и другими инструментами общей электрической цепи, причем инструменты располагают равномерно вокруг оси детали и подают одновременно друг за другом вдоль оси детали с отставанием каждого последующего инструмента от предыдущего на 0,16…0,17 шага подачи. Это повышает производительность обработки, снижает затраты электрической энергии, устраняет перекос фаз.A known method of electromechanical processing of machine parts according to the patent of the Russian Federation No. 2285728 C2 (also adopted as a prototype, see Bull. No. 29 dated 10.20.2006), which simultaneously includes mechanical action with working tools and heating of the surface layer of the product by passing an electric current through the contact zone of the tool with a part in which the processing is carried out by three working tools, each of which is connected to one of the phases of a three-phase current source with the formation with the part and other tools of a common electrical circuit, and ments have uniformly around the axis and serves both parts to each other along the axis of the part with a lag of each successive tool from the previous 0.16 ... 0.17 supplying step. This increases processing productivity, reduces the cost of electrical energy, eliminates phase imbalance.

Данный способ отличается сложностью технологической оснастки, значительными потерями электроэнергии в детали, необходимостью применения трехфазного источника питания.This method is distinguished by the complexity of technological equipment, significant losses of electricity in the part, the need to use a three-phase power source.

Технический результат предлагаемого изобретения - это повышение эффективности процесса ЭМО за счет увеличения производительности обработки и повышение КПД процесса.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the EMO process by increasing processing productivity and increasing the efficiency of the process.

Указанный результат достигается тем, что электромеханическая обработка производится двумя инструментами, изолированными друг от друга и находящимися на одной оси на расстоянии 0,5…5 мм, причем поверхностное упрочнение металла между инструментами осуществляется за счет термического воздействия от прохождения электрического тока.This result is achieved by the fact that the electromechanical processing is carried out by two tools, isolated from each other and located on the same axis at a distance of 0.5 ... 5 mm, and the surface hardening of the metal between the tools is carried out due to thermal effects from the passage of electric current.

На чертеже изображена упрощенная схема предлагаемого способа обработки. Рабочие инструменты (ролики или пластины) 1 располагаются на одной оси 3 на расстоянии l=0,5…5 мм и изолируются с помощью изолятора 2 в специальном устройстве (на чертеже не показано), которое обеспечивает их равномерное механическое воздействие на обрабатываемую поверхность с помощью пружины 4.The drawing shows a simplified diagram of the proposed processing method. Working tools (rollers or plates) 1 are located on one axis 3 at a distance l = 0.5 ... 5 mm and are isolated using insulator 2 in a special device (not shown in the drawing), which ensures their uniform mechanical effect on the surface being treated with springs 4.

Инструменты 1 подсоединяются с помощью токоподводящих кабелей 5 и 6 к источнику питания 7, образуя с деталью общую электрическую цепь. В месте контакта инструментов с деталью (зона А) и между инструментами (зона В) происходит мгновенный нагрев (током до 4000 А) ее поверхностного слоя выше температуры фазовых превращений, а в местах контакта инструментов с деталью (зона А) также и механическое воздействие инструментами. В последующем происходит охлаждение нагретых участков вглубь детали за счет ее массы, в результате чего происходит упрочнение поверхностного слоя изделия.Tools 1 are connected using current-supply cables 5 and 6 to a power source 7, forming a common electrical circuit with the part. In the place of contact of the tools with the part (zone A) and between the tools (zone B), its surface layer instantly heats (with a current of up to 4000 A) its surface layer above the temperature of phase transformations, and in the places of contact of the tools with the part (zone A), the mechanical impact of the tools . Subsequently, the heated sections are cooled deep into the part due to its mass, as a result of which the surface layer of the product is hardened.

Сокращение расстояния между инструментами l менее 0,5 мм может привести к перегреву и оплавлению поверхностного слоя металла. Увеличение расстояния l более 5 мм не обеспечивает нагрев поверхностного слоя между инструментами (зона В) выше температуры фазовых превращений, что не позволит упрочнить поверхность металла этой зоны.Reducing the distance between tools l less than 0.5 mm can lead to overheating and melting of the surface layer of metal. An increase in the distance l of more than 5 mm does not provide heating of the surface layer between the instruments (zone B) above the temperature of phase transformations, which will not allow hardening the metal surface of this zone.

Сила тока, усилие прижатия инструментов Q к детали, их подача s вдоль оси заготовки, расстояние между роликами l, материал и форма инструментов принимаются исходя из задач и требований технологического процесса.The current strength, the force of pressing the tools Q to the part, their supply s along the axis of the workpiece, the distance between the rollers l, the material and shape of the tools are taken based on the tasks and requirements of the process.

При обработке по данному способу на поверхности детали образуется поверхность с участками А твердостью до 10 ГПа, упрочненными термомеханическим воздействием, и находящимся между ними участком В твердостью до 9 ГПа, упрочненный термическим воздействием. Кроме того, сокращаются потери электроэнергии в детали за счет уменьшения расстояния между инструментами и увеличивается производительность обработки за счет увеличения подачи на величину расстояния l между ними.When processing by this method, a surface is formed on the surface of the part with sections A with a hardness of up to 10 GPa hardened by thermomechanical action and a portion B between them with a hardness of up to 9 GPa hardened by thermal effect. In addition, energy losses in the part are reduced by reducing the distance between the tools and the processing productivity is increased by increasing the supply by the distance l between them.

Таким образом, при применении данного способа обработки деталей машин повышается производительность обработки, снижаются непроизводительные потери электрической энергии при выполнении технологической операции, повышается эффективность процесса ЭМО.Thus, when using this method of processing machine parts, the processing productivity is increased, unproductive losses of electric energy are reduced during the process operation, the efficiency of the EMO process is increased.

Claims

A method of electromechanical processing of a part, including simultaneously heating the surface layer of the part by passing an electric current through the contact zone of the working tool with the part forming a common electrical circuit and mechanical action of the working tools on the surface of the part, characterized in that the processing is performed by two tools isolated from each other and located on one axis at a distance of 0.5-5 mm, and the surface hardening of the part between the working tools is carried out by t thermal effects from the passage of electric current.