RU2421320C2 - Electrically driven vibration head for rolling - Google Patents

Electrically driven vibration head for rolling Download PDF

Info

Publication number
RU2421320C2
RU2421320C2 RU2009129826/02A RU2009129826A RU2421320C2 RU 2421320 C2 RU2421320 C2 RU 2421320C2 RU 2009129826/02 A RU2009129826/02 A RU 2009129826/02A RU 2009129826 A RU2009129826 A RU 2009129826A RU 2421320 C2 RU2421320 C2 RU 2421320C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
deforming elements
central hole
copier
workpiece
Prior art date
Application number
RU2009129826/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009129826A (en
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Анатолий Юрьевич Мальцев (RU)
Анатолий Юрьевич Мальцев
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Дмитрий Евгеньевич Тарасов (RU)
Дмитрий Евгеньевич Тарасов
Василий Сергеевич Бурцев (RU)
Василий Сергеевич Бурцев
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 RU2009129826/02A priority Critical patent/RU2421320C2/en
Publication of RU2009129826A publication Critical patent/RU2009129826A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2421320C2 publication Critical patent/RU2421320C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to surface pulsed impact plastic deformation. Female head comprises body with central bore, deforming elements, plate-like master cam with central hole rigidly fitted on body face, and hollow-shaft rotor. Rotor hole surface is provided with splines. Master cam central bore surface has ledges and recesses. Said body is made up of three-phase induction squirrel-cage motor with rotor running in antifriction bearing there inside. V-shaped bent flat plate springs are fitted into rotor bore. Deforming element are secured at the center of plate springs. Plate springs have their one end secured rigidly on rotor face and opposite end fitted in master cam central hole for them to be acted on by said ledges and recesses. Deforming elements are arranged to embrace the workpiece.
EFFECT: expanded performances, higher efficiency.
5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению оснастки для 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 округленно-синусоидальным профилем, эксцентриковых шеек валов, поверхностей кулачковых и РК-профилей.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the manufacture of tooling for processing by impulse-impact surface plastic deformation (PPD), and can be used for finishing and hardening of cylindrical, screw and complex profiles, for example, screw pump pumps, screw surfaces with rounded -sinusoidal profile, eccentric shaft necks, cam surfaces and PK profiles.

Известно трехроликовое приспособление, закрепляемое на суппорте токарного станка, состоящее из корпуса и шарнирно соединенной с ним державки с тремя деформирующими элементами - роликами, позволяющее разгрузить узлы станка от односторонне приложенного усилия и обработки нежестких деталей типа валов [1]. Шарнирное соединение державки с корпусом позволяет повысить точность обработки валов и исключить влияние биения поверхности валов, приобретенное на предыдущих операциях.Known three-roller device, mounted on a support of a lathe, consisting of a housing and a holder pivotally connected to it with three deforming elements - rollers, allowing to unload the machine components from unilaterally applied force and processing non-rigid parts such as shafts [1]. The hinged connection of the holder with the housing allows to increase the accuracy of the shaft processing and to eliminate the influence of the beating of the shaft surface acquired in previous operations.

Недостатками известного устройства являются узкие технологические возможности, при которых чистовая обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД) винтовых и других сложнопрофильных наружных поверхностей после соответствующей модернизации является весьма сложной, а в ряде случаев невозможной, при этом невысокая производительность и сложная длительная настройка повышают себестоимость обработки.The disadvantages of the known device are the narrow technological capabilities in which the finishing by surface plastic deformation (PPD) of screw and other complex external surfaces after appropriate modernization is very difficult, and in some cases impossible, while low productivity and complicated long-term setup increase the cost of processing.

Известно 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 имеющем индивидуальный привод, благодаря которому сообщают дополнительное планетарное вращение относительно оси, проходящей через центр заготовки, параллельной и смещенной относительно оси корпуса-кольца на величину эксцентриситета [2, 3].A device is known that comprises a housing with an individual high-speed drive, covering a workpiece with a ring with deforming elements located on the treadmill on the inner surface, the housing ring being installed in a crank, also having an individual drive, due to which additional planetary rotation is transmitted about an axis passing through the center workpieces parallel and offset relative to the axis of the body-ring by the amount of eccentricity [2, 3].

Недостатками известного устройства являются узкие технологические возможности, при которых чистовая обработка поверхностным пластическим деформированием винтовых наружных поверхностей после соответствующей модернизации является весьма сложной, а в ряде случаев невозможной. Кроме того, конструктивно сложный привод, состоящий из двух индивидуальных приводов, повышает себестоимость обработки, снижает производительность, ухудшает качество обрабатывающей поверхности, требует сложной и длительной настройки.The disadvantages of the known 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 processing surface, requires complex and lengthy settings.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей оснастки для ППД сложнопрофильных поверхностей путем использования охватывающего инструмента с деформирующими элементами, закрепленными на плоских пластинчатых пружинах и находящимися на внутренней поверхности ротора 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 equipment for PPD of complex surfaces by using a covering tool with deforming elements mounted on flat leaf springs and located on the inner surface of the rotor of the electric motor, which allows to improve the quality of the machined surface, increase productivity and reduce processing costs.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой охватывающей головки для поверхностного пластического деформирования цилиндрических и винтовых поверхностей, содержащей корпус с центральным отверстием и деформирующими элементами, причем она снабжена копиром в виде диска с центральным отверстием, жестко закрепленным на торце корпуса, и ротором в виде полого вала, на поверхности отверстия которого выполнены шлицевые пазы, при этом на поверхности центрального отверстия копира выполнены выступы и впадины, корпус выполнен в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован упомянутый ротор, в отверстии последнего установлены V-образно изогнутые плоские пластинчатые пружины из стальной холоднокатаной термообработанной ленты, выполненные с возможностью создания натяга, обеспечивающего усилие поверхностного пластического деформирования, деформирующие элементы закреплены в средней части пластинчатых пружин, которые одним концом жестко закреплены на торце ротора, а другим концом расположены в центральном отверстии копира с возможностью воздействия на них упомянутых выступов и впадин копира, причем деформирующие элементы расположены с возможностью схватывания заготовки с образованием внутреннего диаметра, проходящего через их вершины, при нахождении пластинчатых пружин в свободном состоянии, меньшего диаметра заготовки на величину натяга.The problem is solved using the proposed enclosing head for surface plastic deformation of cylindrical and helical surfaces, comprising a housing with a Central hole and deforming elements, and it is equipped with a copier in the form of a disk with a Central hole, rigidly mounted on the end of the housing, and a rotor in the form of a hollow shaft, on the surface of the opening of which slotted grooves are made, while on the surface of the central hole of the copier protrusions and depressions are made, the body is made in the form of a stat A socket of a three-phase asynchronous squirrel-cage electric motor, inside of which the aforementioned rotor is mounted on rolling bearings, V-shaped curved flat leaf springs of steel cold-rolled heat-treated tape are installed in the hole of the latter, made with the possibility of creating an interference fit, which provides the force of surface plastic deformation, the deforming elements are fixed in the middle part leaf springs, which at one end are rigidly fixed to the end of the rotor, and the other end is located enes in the central opening of the copier, with exposure to said projections and depressions of the copier, and the deformation elements are arranged to grasp the workpiece to form the inner diameter passing through their vertices, when the plate spring in a free condition, a smaller diameter preform by an amount of interference.

Особенности конструкции и работа головки поясняются чертежами.Design features and operation of the head are illustrated by drawings.

На фиг.1 показана схема реализации предлагаемой головки для обкатывания и упрочнения винтовой поверхности, частичный продольный разрез; на фиг.2 - вид с одного торца по А на фиг.1; на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид с другого торца по В на фиг.1, плоские пружины с деформирующими элементами в положении обкатывания; на фиг.5 - вид с другого торца по В на фиг.1, плоские пружины с деформирующими элементами в положении удара.Figure 1 shows a diagram of an implementation of the proposed head for rolling in and hardening a helical surface, a partial longitudinal section; figure 2 is a view from one end along A in figure 1; figure 3 is a section along BB in figure 1; in Fig.4 is a view from the other end along B in Fig.1, flat springs with deforming elements in the rolling position; in Fig.5 is a view from the other end along B in Fig.1, flat springs with deforming elements in the impact position.

Предлагаемая головка предназначена для пластического деформирования винтовых, цилиндрических и других сложнопрофильных поверхностей (например, винтов винтовых насосов, винтовых поверхностей с округленно-синусоидальным профилем, цилиндрических валов, эксцентриковых шеек валов, поверхностей кулачковых и РК-профилей), работа которой заключается в том, что обрабатываемой заготовки и деформирующему инструменту сообщают вращательные движения VЗ и VИ соответственно, при этом головке с деформирующим инструментом сообщают движение продольной подачи SПР. Головка имеет деформирующие элементы, которые наносят по поверхности заготовки многочисленные удары, пластически деформируя и упрочняя наружную поверхность.The proposed head is designed for plastic deformation of screw, cylindrical and other complex surfaces (for example, screw pump pumps, screw surfaces with a rounded sinusoidal profile, cylindrical shafts, eccentric shaft necks, cam surfaces and RC profiles), the work of which is that workpiece and deforming tool report rotational movements V W and V and accordingly, the head by deforming tool reported continued movement hydrochloric feed S PR. The head 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 - продольную подачу SПР.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 the rotational movement V З is reported around its own central axis, and the longitudinal feed S PR is provided to the pulse-impact deforming tool 2.

Головка 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.The head 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.

В шлицевом отверстии ротора 6 установлены V-образно изогнутые плоские пластинчатые пружины 7, изготовленные из стальной холоднокатаной термообработанной ленты. В средней части пластинчатых пружин 7 закреплены деформирующие элементы 8, например шарики, ролики и др.In the spline hole of the rotor 6, V-shaped curved flat leaf springs 7 are installed, made of cold-rolled steel heat-treated tape. In the middle part of the leaf springs 7 are fixed deforming elements 8, for example balls, rollers, etc.

Пластинчатые пружины 7 располагаются в шлицевых пазах 9 отверстия ротора и одним концом жестко закреплены на одном торце ротора 6 болтами 10. Шлицевые пазы в отверстии ротора предназначены для передачи вращающего момента ротора деформирующим элементам и предотвращения продольного закручивания плоских пружин, поэтому последние плотно посажены в шлицевых пазах.The leaf springs 7 are located in the spline grooves 9 of the rotor hole and are bolted to one end of the rotor 6 at one end of the rotor 6 with bolts 10. The spline grooves in the rotor hole are designed to transmit rotor torque to the deforming elements and prevent longitudinal twisting of the flat springs, so the latter are tightly seated in the spline grooves .

Другой конец пластинчатых пружин 7 свободен, находится в шлицевых пазах отверстия ротора, выходит за его габариты и располагается в центральном отверстии копира 11, выполненного в виде диска и жестко закрепленного на торце корпуса 3. Центральное отверстие копира 11 выполнено в виде выступов 12 и впадин 13. Таким образом, на свободный конец плоской пружины 7 при вращении ротора 6 воздействуют выступы 12 и впадины 13 копира 11, превращая свободное обкатывание в импульсно-ударное поверхностное пластическое деформирование (ППД) с упрочняющим эффектом.The other end of the leaf springs 7 is free, located in the slotted grooves of the rotor hole, extends beyond its dimensions and is located in the central hole of the copier 11, made in the form of a disk and rigidly fixed to the end of the housing 3. The central hole of the copier 11 is made in the form of protrusions 12 and depressions 13 Thus, the protrusions 12 and depressions 13 of the copier 11 act on the free end of the flat spring 7 when the rotor 6 rotates, turning free rolling into a pulse-impact surface plastic deformation (PPD) with a strengthening effect.

Количество деформирующих элементов 8 выбирают по конструктивным соображениям и с учетом того, чтобы они охватывали заготовку 1.The number of deforming elements 8 is chosen for structural reasons and taking into account that they cover the workpiece 1.

Внутренний диаметр «d» по вершинам деформирующих элементов 8, закрепленных на пластинчатых пружинах 7, находящихся в свободном состоянии без заготовки, меньше обрабатываемого диаметра D1 заготовки на величину натяга, от которого зависит усилие обкатывания, когда конец пластинчатой пружины находится во впадине копира. Усилие Р импульсно-ударного воздействия деформирующих элементов 8 на обрабатываемую поверхность заготовки 1 задается перепадом «К» выступа 12 над впадиной 13 и жесткостью пружин (см. фиг.5).The inner diameter "d" at the tops of the deforming elements 8, mounted on leaf springs 7, which are in a free state without a workpiece, is less than the workpiece diameter D 1 to be processed by the amount of interference that determines the rolling force when the end of the leaf spring is in the hollow of the copier. The force P of the pulse-impact action of the deforming elements 8 on the workpiece surface 1 is set by the difference "K" of the protrusion 12 over the cavity 13 and the stiffness of the springs (see figure 5).

Предлагаемая конструкция головки и крепление деформирующего инструмента 2 в отверстии вала ротора 6 электродвигателя, установленного, например, на поперечном суппорте токарного станка (не показан), позволяет совершать колебательные движения деформирующих элементов 8, закрепленных на пластинчатых пружинах 7, реализуя импульсно-ударную пластическую деформацию поверхностного слоя заготовки.The proposed design of the head and the fastening of the deforming tool 2 in the hole of the shaft of the rotor 6 of the electric motor mounted, for example, on the transverse support of the lathe (not shown), allows oscillatory movements of the deforming elements 8 mounted on leaf springs 7, realizing a pulse-impact plastic deformation of the surface blank layer.

Кинематическая 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 предлагаемое устройство имеет высокий КПД.The kinematic transmission of the rotational motion of V And the rotor shaft 6 with deforming elements 8 is carried out using electric forces induced in the stator housing 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 proposed device has high efficiency.

С целью создания усилия Р для импульсно-ударного поверхностного пластического деформирования установлен копир, оказывающий давление на пластинчатые пружины и, соответственно, на деформирующие элементы 8 в поперечном направлении. Подвижное крепление деформирующих элементов 8 на пластинчатых пружинах 7 осуществляется известными способами.In order to create a force P for a pulse-impact surface plastic deformation, a copier is installed that exerts pressure on the leaf springs and, accordingly, on the deforming elements 8 in the transverse direction. The movable fastening of the deforming elements 8 on the leaf springs 7 is carried out by known methods.

Твердость поверхностного слоя, глубина наклепа и шероховатость поверхности, полученные с помощью предлагаемой головки, 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 заготовки, величины продольной подачи инструмента и числа проходов.The hardness of the surface layer, the depth of hardening and surface roughness obtained using the proposed head, depend on the impact force and the number of strokes per 1 mm 2 surface. These parameters, in turn, depend on the peripheral speed of the rotor shaft with deforming elements 8, interference, the size of the deforming elements, their number, rotation speed of the workpiece, the magnitude of the longitudinal feed of the tool and the number of passes.

Режимы импульсно-ударного деформирования для предлагаемой головки, оснащенной, например, шариками диаметром 5…10 мм, и стальных заготовок следующие: окружная скорость вала ротора - VИ≈0,05…1,5 м/с, окружная скорость заготовки - VЗ≈20…40 м/с, число проходов - 2…3, натяг - 1,1…2,5 мм.The modes of pulse-impact deformation for the proposed head, equipped with, for example, balls with a diameter of 5 ... 10 mm, and steel billets are as follows: the peripheral speed of the rotor shaft is V And ≈0.05 ... 1.5 m / s, the peripheral speed of the workpiece is V З ≈20 ... 40 m / s, the number of passes - 2 ... 3, the interference - 1.1 ... 2.5 mm.

В результате импульсно-ударной пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя предлагаемой головкой 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 head, 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.

Головка для 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 head for pulse-impact deformation allows you to create a regular microrelief on the machined complex profile, including the helical surface, which can hold lubricants and extend the life of parts during operation.

Головку для импульсно-ударного деформирования применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58…64.The head for 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 головки, установленную в патроне с электромеханическим приводом токарного станка мод. 16К20Ф3 обрабатывали заготовку винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса марки 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 разработанной головки, на базе электродвигателя IM5010, имеющего частоту вращения вала - ротора n=750 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, the head mounted in the cartridge with an electromechanical drive lathe mod. 16K20F3 processed the screw blank of the left H41.1016.01.001 screw pump of the EVN5-25-1500 brand, 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 R a = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 40X, hardness HB 270-280, weight - 5.8 kg. The processing was carried out using the developed head, based on the IM5010 electric motor having a shaft rotation speed of the rotor n = 750 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; length of the housing - stator - 253 mm; the outer diameter of the housing - stator is 261 mm.

Импульсно-ударное ППД вели на следующих режимах: окружная скорость инструмента - VИ≈1,2 м/с; окружная скорость заготовки - VЗ≈15 м/с, число проходов - 3, натяг - 1,2 мм, продольная SПР подача 1,5…2,0 мм/об, усилие упрочнения - 170…175 Н; диаметр винта изменился после обработки на 0,03 мм (0,015 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 ≈1.2 m / s; the peripheral speed of the workpiece is V З ≈15 m / s, the number of passes is 3, the interference fit is 1.2 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 0.03 mm (0.015 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 ШХ 15, твердостью HRC 63…65.The initial roughness parameter Ra = 3.2 μm, achieved Ra = 0.32 μm; deforming tool - balls with a diameter of 7 mm from steel ШХ 15, hardness HRC 63 ... 65.

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.

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

Требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Тм=3,45 мин (против Тмбаз=10,6 мин по базовому варианту при традиционном обкатывании винтов на токарном станке 1К62 на ОАО "Ливгидромаш").The required roughness and accuracy of the screw surface was achieved after T m = 3.45 min (against T m bases = 10.6 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 0,20…0,25 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 0.20 ... 0.25 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 предлагаемой головкой 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 head is R a = 0.08 μm, a 5-fold decrease in the initial roughness is possible.

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

Импульсно-ударное деформирование способствует 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 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.

Предлагаемая головка 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 head 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.

Подвижное соединение и установка деформирующих элементов на таких пластинчатых пружинах, как люнет центрирует заготовку, позволяет повысить точность обработки нежестких заготовок и исключить влияние биения поверхности заготовок, приобретенное на предыдущих операциях.The movable connection and installation of deforming elements on such leaf springs, such as a rest, centers the workpiece, improves the accuracy of machining of non-rigid workpieces and eliminates the influence of beating of the surface of the workpieces acquired in previous operations.

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, 1985. С.386-388. рис.7 - прототип.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, 1985. S.386-388. Fig. 7 is a prototype.

2. 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. №13.2. 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.

3. 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. №13.3. 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.

Claims (1)

Охватывающая головка для поверхностного пластического деформирования цилиндрических и винтовых поверхностей, содержащая корпус с центральным отверстием и деформирующими элементами, отличающаяся тем, что она снабжена копиром в виде диска с центральным отверстием, жестко закрепленным на торце корпуса, и ротором в виде полого вала, на поверхности отверстия которого выполнены шлицевые пазы, при этом на поверхности центрального отверстия копира выполнены выступы и впадины, корпус выполнен в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован упомянутый ротор, в отверстии последнего установлены V-образно изогнутые плоские пластинчатые пружины из стальной холоднокатаной термообработанной ленты, выполненные с возможностью создания натяга, обеспечивающего усилие поверхностного пластического деформирования, деформирующие элементы закреплены в средней части пластинчатых пружин, которые одним концом жестко закреплены на торце ротора, а другим концом расположены в центральном отверстии копира с возможностью воздействия на них упомянутых выступов и впадин копира, причем деформирующие элементы расположены с возможностью схватывания заготовки с образованием внутреннего диаметра, проходящего через их вершины, при нахождении пластинчатых пружин в свободном состоянии, меньшего диаметра заготовки на величину натяга. A female head for surface plastic deformation of cylindrical and helical surfaces, comprising a housing with a central hole and deforming elements, characterized in that it is provided with a copier in the form of a disk with a central hole rigidly fixed to the end of the housing and a rotor in the form of a hollow shaft on the surface of the hole which is made of slotted grooves, while on the surface of the central hole of the copier protrusions and depressions are made, the housing is made in the form of a stator of a three-phase asynchronous short-circuit of an enclosed electric motor, inside of which the aforementioned rotor is mounted on rolling bearings, V-shaped curved flat leaf springs made of cold-rolled steel heat-treated tape are installed in the hole of the latter, made with the possibility of creating an interference fit, providing surface plastic deformation force, deforming elements are fixed in the middle part of the leaf springs, which at one end are rigidly fixed at the end of the rotor, and at the other end are located in the central hole of the copier with the possibility of exposure to the said protrusions and depressions of the copier, and the deforming elements are arranged to seize the workpiece with the formation of an inner diameter passing through their tops when the leaf springs are in a free state, less than the diameter of the workpiece by the tightness.
RU2009129826/02A 2009-08-03 2009-08-03 Electrically driven vibration head for rolling RU2421320C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129826/02A RU2421320C2 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Electrically driven vibration head for rolling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129826/02A RU2421320C2 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Electrically driven vibration head for rolling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009129826A RU2009129826A (en) 2011-02-10
RU2421320C2 true RU2421320C2 (en) 2011-06-20

Family

ID=44738252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009129826/02A RU2421320C2 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Electrically driven vibration head for rolling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2421320C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник технолога-машиностроителя, т.2. / Под ред. Косиловой А.Г. и др. М.: Машиностроение, 1985, с.386-388, рис.7. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009129826A (en) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2421320C2 (en) Electrically driven vibration head for rolling
RU2421321C2 (en) Method of vibration rolling
RU2433903C2 (en) Device for static-pulse hardening
RU2420392C2 (en) Electric head for hardening helical and complex surfaces
RU2354531C1 (en) Facility for rotor strengthening of screw and complex contoured surface
RU2420391C2 (en) Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2420389C2 (en) Hardening electric head
RU2420390C2 (en) Method of burnishing by electric head
RU2433904C2 (en) Device for pulse impact strengthening
RU2433902C2 (en) Method of static pulse strengthening
RU2433905C2 (en) Method of pulse-shock hardening
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2430826C2 (en) Device for surface plastic deformation
RU2433901C2 (en) Method of rolling with spring rings
RU2414981C1 (en) Method of circular spinning by ring tool
RU2383428C1 (en) Facility for screw centrifugal strengthening
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2367564C1 (en) Method of screw hardening
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2297317C1 (en) Method of the multi-component shafts rolling
RU2312758C1 (en) Finish strengthening method by means of spring tool

Legal Events

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

Effective date: 20110804