RU2420391C2 - Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head - Google Patents

Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head Download PDF

Info

Publication number
RU2420391C2
RU2420391C2 RU2009129294/02A RU2009129294A RU2420391C2 RU 2420391 C2 RU2420391 C2 RU 2420391C2 RU 2009129294/02 A RU2009129294/02 A RU 2009129294/02A RU 2009129294 A RU2009129294 A RU 2009129294A RU 2420391 C2 RU2420391 C2 RU 2420391C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deforming
plastic deformation
tool
surface plastic
workpiece
Prior art date
Application number
RU2009129294/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009129294A (en
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Александр Михайлович Гаврилин (RU)
Александр Михайлович Гаврилин
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Владимир Владимирович Иножарский (RU)
Владимир Владимирович Иножарский
Сергей Александрович Жуков (RU)
Сергей Александрович Жуков
Александр Анатольевич Мартыненко (RU)
Александр Анатольевич Мартыненко
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 RU2009129294/02A priority Critical patent/RU2420391C2/en
Publication of RU2009129294A publication Critical patent/RU2009129294A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420391C2 publication Critical patent/RU2420391C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to rotary drawing of cylindrical shells, hollow articles and, to static pulse spinning. Billet and deforming tool are driven to revolve about their axes. Deforming tool is used that comprises body made up of three-phase induction squirrel-cage motor with rotor running in antifriction bearing there inside. Rotor bore surface is provided with race for deforming elements to be arranged thereon. Body is pivoted on aforesaid support to perform reciprocating oscillations there across. Compression spring secured on the support is used to preset surface plastic deformation.
EFFECT: expanded performances, higher efficiency and quality.
4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к обработки импульсно-ударным поверхностным пластическим деформированием (ППД), и может быть использовано для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрических, винтовых и сложнопрофильных поверхностей, например, винтов винтовых насосов, винтовых поверхностей с скругленно-синусоидальным профилем, эксцентриковых шеек валов, поверхностей кулачковых и РК-профилей.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the processing of impulse-impact surface plastic deformation (PPD), and can be used for finishing and hardening of cylindrical, screw and complex surfaces, for example, screw pump pumps, screw surfaces with a rounded sinusoidal profile , eccentric necks of shafts, cam surfaces and PK profiles.

Известен способ и устройство, содержащее корпус с индивидуальным высокоскоростным приводом, охватывающее заготовку кольцо с деформирующими элементами, расположенными на беговой дорожке на внутренней поверхности, причем корпус-кольцо установлен в кривошипе, также имеющему индивидуальный привод, благодаря которому сообщают дополнительное планетарное вращение относительно оси, проходящей через центр заготовки, параллельной и смещенной относительно оси корпуса-кольца на величину эксцентриситета [1, 2].A known method and device comprising a housing with an individual high-speed drive, covering the workpiece ring with deforming elements located on the treadmill on the inner surface, and the housing ring is mounted in a crank, also having an individual drive, due to which additional planetary rotation about an axis passing through through the center of the workpiece, parallel and offset relative to the axis of the ring body by the amount of eccentricity [1, 2].

Недостатками известного способа и устройства являются узкие технологические возможности, при которых чистовая обработка поверхностным пластическим деформированием винтовых наружных поверхностей после соответствующей модернизации является весьма сложной, а ряде случаев невозможной. Кроме того, конструктивно сложный привод, состоящий из двух индивидуальный приводов, повышает себестоимость обработки, снижает производительность, ухудшает качество обрабатывающей поверхности, требует сложной и длительной настройки.The disadvantages of the known method and device are the narrow technological capabilities in which the finishing by surface plastic deformation of the screw outer surfaces after appropriate modernization is very difficult, and in some cases impossible. In addition, a structurally complex drive consisting of two individual drives increases the cost of processing, reduces productivity, degrades the quality of the machining surface, requires complex and lengthy settings.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей ППД сложнопрофильных поверхностей путем использования охватывающего инструмента в виде кольца с деформирующими элементами - шариками, расположенными на внутренней поверхности, совершающего колебательные движения в поперечной плоскости, расположенного в роторе электродвигателя и позволяющего улучшить качество обрабатываемой поверхности, повысить производительность и снизить себестоимость обработки.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of PPD of complex surfaces by using a covering tool in the form of a ring with deforming elements - balls located on the inner surface, oscillating in the transverse plane, located in the rotor of the electric motor and allowing to improve the quality of the processed surface, increase productivity and reduce costs processing.

Поставленная задача решается предлагаемым способом упрочнения поверхностным пластическим деформированием деталей типа валов со сложнопрофильными поверхностями, включающий сообщение заготовке и деформирующему инструменту в виде многоэлементного обкатного инструмента вращательных движений вокруг собственных осей и продольной подачи деформирующему инструменту, при этом используют деформирующий инструмент, содержащий корпус с индивидуальным приводом и центральным отверстием, выполненный в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован ротор в виде полого вала, на поверхности отверстия которого выполнена дорожка, на которой расположены деформирующие элементы, при этом обеспечивают возвратно-колебательное поперечное движение корпуса, который шарнирно устанавливают на кронштейне и задают усилие поверхностного пластического деформирования пружиной сжатия, закрепленной на кронштейне.The problem is solved by the proposed method of hardening by surface plastic deformation of parts such as shafts with complex profiles, including communicating to the workpiece and the deforming tool in the form of a multi-element rolling tool of rotational movements around its own axes and longitudinal feed to the deforming tool, using a deforming tool containing a case with an individual drive and a central hole made in the form of a three-phase asynchronous stator to a short-circuited electric motor, inside of which a rotor in the form of a hollow shaft is mounted on rolling bearings, on the surface of the hole of which a track is made on which deforming elements are located, while providing a reciprocating transverse movement of the housing, which is pivotally mounted on the bracket and set the surface plastic deformation by a spring compression mounted on the bracket.

Особенности способа поясняются чертежами.Features of the method are illustrated by drawings.

На фиг.1 показана схема упрочнения винтовой сложнопрофильной поверхности, продольный разрез устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - вид по А на фиг.1, вид с торца; на фиг.3 - общий вид сбоку на фиг.1; на фиг.4 - схема упрочнения впадины и выступа обрабатываемой заготовки винта.Figure 1 shows a diagram of the hardening of a screw complex profile surface, a longitudinal section of a device that implements the proposed method; figure 2 is a view along A in figure 1, an end view; figure 3 is a General side view of figure 1; figure 4 is a diagram of the strengthening of the depression and protrusion of the workpiece screw.

Предлагаемый способ реализуется устройством, предназначенным для пластического деформирования винтовых и сложнопрофильных поверхностей (например, винтов винтовых насосов, винтовых поверхностей с скругленно-синусоидальным профилем, цилиндрических валов, эксцентриковых шеек валов, поверхностей кулачковых и РК-профилей), работа которого заключается в том, что обрабатываемой заготовки и деформирующему инструменту сообщают вращательные движения VЗ и VИ соответственно, при этом устройству с деформирующим инструментом сообщают движение продольной подачи SПР. Устройство имеет деформирующие элементы, которые наносят по поверхности заготовки многочисленные удары, пластически деформируя и упрочняя наружную поверхность.The proposed method is implemented by a device designed for plastic deformation of screw and complex surfaces (for example, screw pumps, screw surfaces with a rounded sinusoidal profile, cylindrical shafts, eccentric journals of shafts, cam surfaces and PK profiles), the work of which is that the workpiece and the deforming tool report rotational movements V W and V And, respectively, while the device with the deforming tool report the movement longitudinal feed S PR . The device has deforming elements that inflict numerous blows on the surface of the workpiece, plastically deforming and hardening the outer surface.

Для поверхностного импульсно-ударного деформирования обрабатываемой поверхности заготовки, например, винта винтового насоса 1 (см. фиг.1), предварительно обработанной, например, точением, ее закрепляют в приспособлении, например, в трехкулачковом самоцентрирующем патроне с поджатием центром задней бабки (не показаны), и сообщают вращательное движение VЗ вокруг собственной центральной оси, а импульсно-ударному деформирующему инструменту 2 устройства - продольную подачу SПР и возможность совершать возвратно-колебательные движения SКОЛ в поперечном направлении.For surface pulsed-impact deformation of the workpiece’s work surface, for example, screw pump screw 1 (see Fig. 1), pretreated, for example, by turning, it is fixed in a fixture, for example, in a three-jaw self-centering cartridge with a center tailstock (not shown) ), and report the rotational motion V W around its central axis, the shock pulse-deforming tool device 2 - a longitudinal feed S PR and the possibility to make reciprocating oscillatory motion in S QTY operechnom direction.

Устройство, реализующее способ, состоит из корпуса 3, выполненного в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, взятого, например, по ГОСТ 19523-74, с полюсами 4 и выполненного из серого чугуна. Внутри корпуса-статора 3 на подшипниках качения 5 смонтирован ротор 6 в виде полого стального вала. В отверстии ротора 6 имеется дорожка 7 с расположенными в ней деформирующими элементами 8, например шариками.A device that implements the method consists of a housing 3 made in the form of a stator of a three-phase asynchronous squirrel-cage motor, taken, for example, according to GOST 19523-74, with poles 4 and made of gray cast iron. Inside the stator housing 3, on the rolling bearings 5, a rotor 6 is mounted in the form of a hollow steel shaft. In the hole of the rotor 6 there is a track 7 with deforming elements 8 located therein, for example balls.

Корпус-статор 3 установлен шарнирно на кронштейне 9 с возможностью возвратно-колебательного движения SКОЛ в поперечном направлении. Шарнир 10 состоит из петли 11, закрепленной на корпусе-статоре и петли 12, принадлежащей кронштейну 9, соединенных осью 13. Ось 13 шарнира 10 установлена параллельно центральной продольной оси заготовки 1.The stator housing 3 is pivotally mounted on the bracket 9 with the possibility of reciprocating motion S KOL in the transverse direction. The hinge 10 consists of a loop 11 fixed to the stator housing and a loop 12 belonging to the bracket 9 connected by an axis 13. The axis 13 of the hinge 10 is mounted parallel to the central longitudinal axis of the workpiece 1.

Усилие Р упрочнения, воздействующее через деформирующие элементы - шарики 8 на обрабатываемую поверхность заготовки 1 задается пружиной 14 сжатия, закрепленной на кронштейне 9. Регулировка усилия Р упрочнения осуществляется резьбовой пробкой 15, ввернутой в резьбовое отверстие в кронштейне 9, где установлена пружина 14.The hardening force P acting through the deforming elements - balls 8 on the workpiece surface 1 is defined by a compression spring 14 mounted on the bracket 9. The hardening force P is adjusted by a threaded plug 15 screwed into the threaded hole in the bracket 9, where the spring 14 is installed.

Предлагаемая конструкция устройства и крепления деформирующего инструмента 3 в отверстии вала ротора 6 электродвигателя, установленного, например, на поперечном суппорте токарного станка (не показан) позволяет корпусу 3 совершать принудительные колебательные движения SКОЛ, вызванные эксцентричным смещением и расположением некоторых участков обрабатываемой винтовой поверхности. Амплитуда АК колебательного движения корпуса равна АК=2е1, где e1 - эксцентриситет сложнофасонной поверхности (например, эксцентриситет винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500 равен e1=1,65 мм, см. фиг.1; 3; 4).The proposed design of the device and the fastening of the deforming tool 3 in the bore of the rotor 6 of the electric motor mounted, for example, on the transverse support of a lathe (not shown) allows the housing 3 to make forced oscillatory movements S KOL , caused by the eccentric displacement and location of some sections of the machined helical surface. The amplitude A vibrational motion to the housing is A = K 1 2e where e 1 - eccentricity slozhnofasonnoy surface (e.g., the eccentricity of the left screw N41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500 equal to e 1 = 1.65 mm, see Fig. .1; 3; 4).

Переход контакта инструмента с заготовкой 1 с одного деформирующего элемента 8 на два деформирующих элемента вызывает импульсно-ударную пластическую деформацию поверхностного слоя заготовки.The transition of the contact of the tool with the workpiece 1 from one deforming element 8 to two deforming elements causes a pulse-impact plastic deformation of the surface layer of the workpiece.

Передача вращательного движения VИ валу ротора 6 с деформирующими элементами 8 осуществляется с помощью электрических сил, наводимых в корпусе-статоре электродвигателя, и является минимальной по протяженности и сложности и исключает использование промежуточных ременных, зубчатых и других передач и редукторов, поэтому устройство имеет высокий КПД.The rotational movement V And the rotor shaft 6 with deforming elements 8 is transmitted using electric forces induced in the stator case of the electric motor, and is minimal in length and complexity and eliminates the use of intermediate belt, gear and other gears and reducers, therefore the device has a high efficiency .

С целью создания усилия Р для поверхностного пластического деформирования установлена пружина сжатия 14, оказывающая давление Р на корпус 3 и соответственно на деформирующие элементы 8 в поперечном направлении. Подвижное крепление деформирующих элементов 8 в дорожке 7 осуществляется известными способами, например, с помощью крышки, которая крепится к торцу вала ротора болтами.In order to create a force P for surface plastic deformation, a compression spring 14 is installed that exerts pressure P on the housing 3 and, accordingly, on the deforming elements 8 in the transverse direction. The movable fastening of the deforming elements 8 in the track 7 is carried out by known methods, for example, using a cover that is bolted to the end of the rotor shaft.

Твердость поверхностного слоя, глубина наклепа и шероховатость поверхности, полученные предлагаемым способом, зависят от силы удара и числа ударов, приходящихся на 1 мм2 поверхности. Эти параметры, в свою очередь, зависят от окружной скорости вала ротора с деформирующими элементами 8, натяга, размера деформирующих элементов, их числа, частоты вращения, величины продольной подачи заготовки и числа проходов.The hardness of the surface layer, the hardening depth and surface roughness obtained by the proposed method depend on the impact force and the number of strokes per 1 mm 2 of the surface. These parameters, in turn, depend on the peripheral speed of the rotor shaft with deforming elements 8, the interference fit, the size of the deforming elements, their number, rotation frequency, longitudinal feed of the workpiece and the number of passes.

Режимы импульсно-ударного деформирования для предлагаемого способа и устройства, оснащенного, например, шариками диаметром 5…10 мм и стальных заготовок следующие: окружная скорость вала ротора - VИ≈20…40 м/с, окружная скорость заготовки - VЗ≈0,05…0,5 м/с, число проходов - 2…3, натяг - 0,1…0,25 мм.The modes of pulse-impact deformation for the proposed method and device equipped, for example, with balls with a diameter of 5 ... 10 mm and steel billets are as follows: the peripheral speed of the rotor shaft is V And ≈20 ... 40 m / s, the peripheral speed of the workpiece is V З ≈0, 05 ... 0.5 m / s, the number of passes - 2 ... 3, the interference - 0.1 ... 0.25 mm.

В результате импульсно-ударной пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя предлагаемым способом и устройством параметр шероховатости поверхности повышается до Ra=0,08…0,4 мкм при исходном значении Ra=0,8…3,2 мкм. Твердость обработанной поверхности увеличивается на 25…75% при глубине наклепанного слоя 0,25…2,5 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 350…750 МПа.As a result of pulse-impact plastic deformation of microroughnesses and the surface layer of the proposed method and device, the surface roughness parameter increases to Ra = 0.08 ... 0.4 μm with the initial value Ra = 0.8 ... 3.2 μm. The hardness of the treated surface increases by 25 ... 75% with a riveted layer depth of 0.25 ... 2.5 mm. The residual compressive stresses reach 350 ... 750 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.

Способ импульсно-ударного деформирования позволяет создать на обрабатываемой сложнопрофильной, в том числе винтовой поверхности регулярный микрорельеф, способный удерживать смазывающие материалы и продлевать ресурс работы деталей при эксплуатации.The method of pulse-impact deformation allows you to create a regular microrelief on the complex surface, including a screw surface, that can hold lubricants and extend the life of parts during operation.

Способ импульсно-ударного деформирования применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58…64.The method of pulse-impact deformation is used in the manufacture of blanks from non-ferrous metals and alloys, cast iron and steel with hardness up to HRC 58 ... 64.

При промышленных испытаниях способа и устройства, установленную в патроне с электромеханическим приводом токарного станка мод. 16К20Ф3, обрабатывали заготовку 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 - 1,65 мм, шаг - 28±0,01 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 40Х, твердость НВ 270-280, масса - 5,8 кг. Обработка проводилась с использованием разработанного устройства, на базе электродвигателя IM5010, модель 4АВ132 В6, имеющего частоту вращения вала ротора n=1000 мин-1; наружный диаметр вала ротора - 157,3 мм; диаметр отверстия, расточенного под инструмент и заготовку с 54 мм до 115 мм; длина корпуса-статора - 253 мм; наружный диаметр корпуса-статора - 261 мм.In industrial tests of the method and device installed in the cartridge with an electromechanical drive lathe mod. 16K20F3, we processed the screw blank for the left Н41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, screw cross-section diameter - ⌀27 -0.05 mm, eccentricity - 1.65 mm, pitch - 28 ± 0.01 mm, roughness Ra = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 40X, hardness HB 270-280, weight - 5.8 kg. Processing was carried out using the developed device, based on the IM5010 electric motor, model 4АВ132 В6, having a rotor shaft speed of n = 1000 min -1 ; the outer diameter of the rotor shaft is 157.3 mm; the diameter of the hole bored under the tool and the workpiece from 54 mm to 115 mm; stator housing length - 253 mm; the outer diameter of the stator housing is 261 mm.

Импульсно-ударное ППД вели на следующих режимах: окружная скорость инструмента - VИ≈15 м/с; окружная скорость заготовки - VЗ≈0,05 м/с, число проходов - 3, натяг - 0,2 мм, продольная SПР подача 1,5…2,0 мм/об, усилие упрочнения - 170…175 Н; диаметр винта изменился после обработки на 0,02 мм (0,01 мм на сторону); глубина упрочненного наклепанного слоя находилась в пределах 0,15…0,20 мм; повышение твердости на 25…30%; при обработке деформирующие элементы смазывали смесью индустриального масла (60%) и керосина (40%), поверхность заготовки - керосином. Значения технологических факторов (частоты ударов, величина 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.Impulse-impact PPD were conducted in the following modes: peripheral speed of the instrument - V And ≈15 m / s; the peripheral speed of the workpiece is V З ≈0.05 m / s, the number of passes is 3, the interference fit is 0.2 mm, the longitudinal S PR feed is 1.5 ... 2.0 mm / rev, the hardening force is 170 ... 175 N; the screw diameter changed after processing by 0.02 mm (0.01 mm per side); the depth of the hardened riveted layer was in the range of 0.15 ... 0.20 mm; hardness increase by 25 ... 30%; during processing, the deforming elements were lubricated with a mixture of industrial oil (60%) and kerosene (40%), the surface of the workpiece with kerosene. 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.

Исходный параметр шероховатости Ra=3,2 мкм, достигнутый - Ra=0,32 мкм; деформирующий инструмент - шарики диаметром 7 мм из стали ШХ15, твердостью HRC 63…65, расположенные во внутренней дорожке, внутренний радиус по вершинам деформирующих элементов RК=40,57 мм.The initial roughness parameter Ra = 3.2 μm, achieved - Ra = 0.32 μm; deforming tool - balls with a diameter of 7 mm from steel ШХ15, hardness HRC 63 ... 65, located in the inner track, inner radius at the tops of the deforming elements R K = 40.57 mm.

Глубина упрочненного импульсно-ударной 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.The depth of the hardened by pulse-shock processing of the 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.

Предлагаемым способом аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного импульсно-ударного воздействия на очаг деформации импульса энергии.The proposed method, a similar depth of the hardened layer is achieved as a result of short-term pulse-impact impact on the deformation zone of the energy pulse.

Требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Тм=3,6 мин (против Тмбаз=10,5 мин по базовому варианту при традиционном обкатывании винтов на токарном станке 1К62 на ОАО "Ливгидромаш").The required roughness and accuracy of the helical surface was achieved after T m = 3.6 min (against T m bases = 10.5 min according to the basic version with traditional rolling of screws on a 1K62 lathe at OAO Livhydromash).

Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени в 3 раза меньше, чем при обкатывании традиционным обкатником. При этом глубина и микротвердость упрочненного слоя (белой зоны) составляла соответственно 0,15…0,20 мм и 8…9 ГПа с постепенным понижением микротвердости по глубине до исходного состояния - 2,0…2,5 ГПа.To ensure the required quality and dimensional accuracy of the processing, the main time was 3 times less than when rolling in with a traditional obkatnik. In this case, the depth and microhardness of the hardened layer (white zone) were 0.15 ... 0.20 mm and 8 ... 9 GPa, respectively, with a gradual decrease in microhardness in depth to the initial state - 2.0 ... 2.5 GPa.

Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68. The cumulative error between any non-adjacent steps was not more than 0.1 mm, the clearance when controlling the straightedge of the protrusions forming in diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя импульсно-ударной 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.Studies of the stress state of the hardened surface layer by pulse-shock 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.

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

Импульсно-ударное деформирование в процессе благоприятно сказываются на условиях работы устройства. Оно приводит к более равномерному распределению нагрузки на деформирующие элементы, облегчает формирование упрочняемой поверхности.Impulse-impact deformation in the process favorably affects the operating conditions of the device. It leads to a more uniform distribution of the load on the deforming elements, facilitates the formation of a hardened surface.

Импульсно-ударное деформирование способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении импульсной нагрузки деформирующие элементы и деформирующая поверхность периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях импульсно-ударного деформирования резко увеличивается эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта деформирующих элементов и заготовки.Impulse-impact deformation contributes to better penetration of the cutting fluid (coolant) into the treatment area. When applying a pulsed load, the deforming elements and the deforming surface periodically “rest”, which helps to increase its resistance. Processing under conditions of pulse-impact deformation sharply increases the cooling, dispersing and plasticizing effect 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 импульсно-ударной обработки поверхностным пластическим деформированием, позволяет управлять глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности. При этом конструктивно простой привод снижает себестоимость обработки, увеличивает производительность, улучшает качество обрабатываемой поверхности, не требует сложной и длительной настройки.The proposed method extends the technological capabilities of pulse-impact treatment by surface plastic deformation, allows you to control the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief. At the same time, a structurally simple drive reduces the cost of processing, increases productivity, improves the quality of the machined surface, does not require complex and lengthy settings.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2276005, МПК В24В 39/04. Способ обкатки неполных сферических поверхностей. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Самойлов Н.Н., Гаврилин A.M., Афанасьев Б.И., Катунин А.А., Фомин Д.С. 2004129399/02; 05.10.2004; 10.05.2006. Бюл. №13.1. RF patent 2276005, IPC V24V 39/04. The method of running in incomplete spherical surfaces. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Samoilov N.N., Gavrilin A.M., Afanasyev B.I., Katunin A.A., Fomin D.S. 2004129399/02; 10/05/2004; 05/10/2006. Bull. No. 13.

2. Патент РФ 2276006, МПК В24В 39/04. Устройство для импульсно-ударного деформирования сферических поверхностей. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Самойлов Н. Н., Афанасьев Б.И., Катунин А.А., Катунин А.В. Фомин Д.С. 2004136428/02; 14.12.2004; 10.05.2006. Бюл. №13 - прототип.2. RF patent 2276006, IPC V24V 39/04. Device for pulse-impact deformation of spherical surfaces. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Samoilov N.N., Afanasyev B.I., Katunin A.A., Katunin A.V. Fomin D.S. 2004136428/02; 12/14/2004; 05/10/2006. Bull. No. 13 is a prototype.

Claims (1)

Способ упрочнения поверхностным пластическим деформированием деталей типа валов со сложнопрофильными поверхностями, включающий сообщение заготовке и деформирующему инструменту в виде многоэлементного обкатного инструмента вращательных движений вокруг собственных осей и продольной подачи деформирующему инструменту, отличающийся тем, что используют деформирующий инструмент, содержащий корпус с индивидуальным приводом и центральным отверстием, выполненный в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован ротор в виде полого вала, на поверхности отверстия которого выполнена дорожка, на которой расположены деформирующие элементы, при этом обеспечивают возвратно-колебательное поперечное движение корпуса, который шарнирно устанавливают на кронштейне и задают усилие поверхностного пластического деформирования пружиной сжатия, закрепленной на кронштейне. The method of hardening by surface plastic deformation of parts such as shafts with complex profiles, comprising communicating to the workpiece and the deforming tool in the form of a multi-element rolling tool of rotational movements around its own axes and longitudinal feed to the deforming tool, characterized in that they use a deforming tool containing a case with an individual drive and a central hole made in the form of a stator three-phase asynchronous squirrel-cage motor For the inside of which a rotor in the form of a hollow shaft is mounted on rolling bearings, on the surface of the hole of which a track is made on which deforming elements are located, they provide a reciprocating vibrational movement of the housing, which is pivotally mounted on the bracket and sets the surface plastic deformation force by the compression spring attached to the bracket.
RU2009129294/02A 2009-07-29 2009-07-29 Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head RU2420391C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129294/02A RU2420391C2 (en) 2009-07-29 2009-07-29 Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129294/02A RU2420391C2 (en) 2009-07-29 2009-07-29 Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009129294A RU2009129294A (en) 2011-02-10
RU2420391C2 true RU2420391C2 (en) 2011-06-10

Family

ID=44736840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009129294/02A RU2420391C2 (en) 2009-07-29 2009-07-29 Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2420391C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009129294A (en) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2420391C2 (en) Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head
RU2420392C2 (en) Electric head for hardening helical and complex surfaces
RU2354531C1 (en) Facility for rotor strengthening of screw and complex contoured surface
RU2354530C1 (en) Method of rotor strengthening of complex contoured surface
RU2433903C2 (en) Device for static-pulse hardening
RU2421321C2 (en) Method of vibration rolling
RU2421320C2 (en) Electrically driven vibration head for rolling
RU2433905C2 (en) Method of pulse-shock hardening
RU2433904C2 (en) Device for pulse impact strengthening
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2420390C2 (en) Method of burnishing by electric head
RU2420389C2 (en) Hardening electric head
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2433902C2 (en) Method of static pulse strengthening
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2367563C1 (en) Springing hardening attachment
RU2438852C2 (en) Sun-and-planet oscillation bore reamer
RU2367564C1 (en) Method of screw hardening
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2433901C2 (en) Method of rolling with spring rings
RU2314906C1 (en) Vibration apparatus for finish and strengthen working
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2383428C1 (en) Facility for screw centrifugal strengthening
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing

Legal Events

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

Effective date: 20110730