RU2433904C2 - Device for pulse impact strengthening - Google Patents

Device for pulse impact strengthening Download PDF

Info

Publication number
RU2433904C2
RU2433904C2 RU2009137693/02A RU2009137693A RU2433904C2 RU 2433904 C2 RU2433904 C2 RU 2433904C2 RU 2009137693/02 A RU2009137693/02 A RU 2009137693/02A RU 2009137693 A RU2009137693 A RU 2009137693A RU 2433904 C2 RU2433904 C2 RU 2433904C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
hole
deforming
deforming elements
pulse
Prior art date
Application number
RU2009137693/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009137693A (en
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Анатолий Юрьевич Мальцев (RU)
Анатолий Юрьевич Мальцев
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
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 RU2009137693/02A priority Critical patent/RU2433904C2/en
Publication of RU2009137693A publication Critical patent/RU2009137693A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2433904C2 publication Critical patent/RU2433904C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to metal plastic working, in particular, to devices for treatment of helical, cylindrical and figurine surfaces with pulse-impact surface plastic deformation. The device has a case with a central opening, deforming instruments and a rotor in the form of a hollow shaft. At the ends of the rotor on the surface of its hole there are threaded parts. The case is made as a stator of a three-phase asynchronous shorted electric motor, inside which there is the specified rotor mounted in rolling bearings. The deforming elements are arranged at the elastic bushing in the opening of the rotor, they are mounted in it by three thirds, and protrude from its inner surface by one fourth. The elastic bush is fixed with the help of nuts screwed into threaded parts of the rotor hole surface with the possibility to adjust and set the elastic bush stiffness.
EFFECT: technological resources are expanded; efficiency and quality of processed surface are increased.
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 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 manufacture of equipment for processing 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 rounded sinusoidal profile, eccentric shaft necks, cam surfaces and PK profiles.

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 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 device is known comprising a housing with an individual high-speed drive, covering the ring blank with deforming elements located on the treadmill on the inner surface, the ring housing being mounted in a crank, also having an individual drive, due to which additional planetary rotation about an axis passing through the center is reported the workpiece parallel and offset relative to the axis of the housing-ring by the amount of eccentricity [1, 2].

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 в виде упругого кольца с деформирующими элементами - шариками, расположенными на внутренней поверхности 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 equipment for PPD complex surfaces by using a female tool in the form of an elastic ring with deforming elements - balls located on the inner surface of the electric motor located in the rotor and which allows to improve the quality of the machined surface, increase productivity and reduce the cost of processing.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для импульсно-ударного поверхностного пластического деформирования винтовых, цилиндрических и сложнопрофильных поверхностей, содержащего корпус с центральным отверстием и деформирующие элементы, при этом оно снабжено ротором в виде полого вала, с торцов которого на поверхности отверстия выполнены резьбовые части, корпус выполнен в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован упомянутый ротор, деформирующие элементы расположены на упругой втулке в отверстии ротора, на три четверти вмонтированы в нее, на одну четверть выступают из ее внутренней поверхности и расположены с возможностью охватывания заготовки, при этом упругая втулка закреплена с помощью гаек, ввернутых в резьбовые части поверхности отверстия ротора с возможностью регулирования и установки жесткости упругой втулки.The problem is solved using the proposed device for pulsed-impact surface plastic deformation of helical, cylindrical and complex surfaces, comprising a housing with a central hole and deforming elements, while it is equipped with a rotor in the form of a hollow shaft, from the ends of which threaded parts are made on the hole surface, the casing is made in the form of a stator of a three-phase asynchronous squirrel-cage motor, inside of which the aforementioned is mounted on rolling bearings the rotor, the deforming elements are located on the elastic sleeve in the rotor hole, mounted on it for three quarters, protrude from the inner surface for one quarter and are positioned to cover the workpiece, while the elastic sleeve is fixed with nuts screwed into the threaded parts of the rotor hole surface with the ability to adjust and set the stiffness of the elastic sleeve.

Особенности конструкции устройства поясняются чертежами.Design features of the device are illustrated by drawings.

На фиг.1 показана схема реализации предлагаемого устройства для импульсно-ударного упрочнения винтовой сложнопрофильной поверхности, общий вид сбоку; на фиг.2 - вид сбоку, продольный разрез; на фиг.3 - общий вид по А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - развертка внутренней поверхности отверстия втулки с деформирующими элементами - шариками, вариант установки и расположения деформирующих элементов - шариков.Figure 1 shows a diagram of an implementation of the proposed device for pulse-shock hardening of a screw complex profile surface, a general side view; figure 2 is a side view, a longitudinal section; figure 3 is a General view of a in figure 1; figure 4 is a section bB in figure 1; figure 5 - scan of the inner surface of the hole of the sleeve with deforming elements - balls, the installation and location of deforming elements - balls.

Предлагаемое устройство предназначено для импульсно-ударного упрочнения поверхностным пластическим деформированием 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, а создание натяга обеспечивается поперечной подачей SПОП. Устройство имеет деформирующие элементы, которые наносят по поверхности заготовки многочисленные удары, пластически деформируя и упрочняя ее.The proposed device is intended for pulse-shock hardening by surface plastic deformation of screw and complex surfaces (for example, screw pump pumps, screw surfaces with a rounded sinusoidal profile, cylindrical shafts, cam shafts, cam surfaces and RC profiles), the work of which consists in that the workpiece deforming tool and report rotational movements W and V and V, respectively, wherein the apparatus with a deforming tools reported that the longitudinal feed movement S OL, and creating a tightness ensured by the transverse feed S EPP. The device has deforming elements that inflict numerous blows on the surface of the workpiece, plastically deforming and strengthening it.

Для импульсно-ударного упрочнения поверхностным пластическим деформированием 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, и сообщают вращательное движение VЗ вокруг собственной центральной оси, а импульсно-ударному деформирующему инструменту 2 устройства - продольную подачу SПР и возможность создания натяга поперечную подачу SПОП. Устройство 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.For pulse-shock hardening by surface plastic deformation of the workpiece surface, for example, a screw of a screw pump 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 compression by the center of the tailstock, and report the rotational movement V З around its own central axis, and the pulse-impact deforming tool 2 of the device — longitudinal feed S PR and the possibility of creating an interference fit across feed S S POP . The device 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 отверстии ротора 6 на упругой втулке 7 расположены деформирующие элементы 8, например шарики. Втулка 7 с деформирующими элементами 8 охватывает обрабатываемую заготовку 1.In the hole of the rotor 6 on the elastic sleeve 7 are deforming elements 8, for example balls. The sleeve 7 with deforming elements 8 covers the workpiece 1.

Упругая втулка 7 изготовлена, например, из полиуретана СКУ-7Л, резины, поролона и др. упругих материалов. Если втулка изготовлена из резины, то при вулканизации резина прочно соединяется с металлическими деформирующими элементами - шариками 8. Металлические деформирующие элементы 8 посажены во втулке 7 таким образом, что три четверти элемента с наружным диаметром d расположены во втулке 7 и только одна четвертая часть d элемента свободно находится в отверстии втулки 7 и выступает над ее внутренней поверхностью. Упругая втулка 7 посажена в отверстии ротора 6 по тугой посадке.The elastic sleeve 7 is made, for example, of polyurethane SKU-7L, rubber, foam rubber and other elastic materials. If the sleeve is made of rubber, then during vulcanization, the rubber is firmly connected to metal deforming elements - balls 8. Metal deforming elements 8 are planted in the sleeve 7 so that three quarters of the element with an outer diameter d are located in the sleeve 7 and only one fourth part d of the element freely located in the hole of the sleeve 7 and protrudes above its inner surface. The elastic sleeve 7 is planted in the hole of the rotor 6 in a tight fit.

С торцов ротора 6 упругая втулка 7 закреплена с помощью гаек 9, ввернутых с каждого торца в резьбовые части отверстия ротора 6. Кроме того, гайки 9 служат не только для крепления и предотвращения продольного смещения упругой втулки 7 в отверстии ротора 6, но и для регулирования и установки необходимой жесткости упругой втулки 7, влияющей и поддерживающей натяг N установки деформирующих элементов.From the ends of the rotor 6, the elastic sleeve 7 is fixed with nuts 9, screwed from each end into the threaded parts of the hole of the rotor 6. In addition, the nuts 9 serve not only to fasten and prevent longitudinal displacement of the elastic sleeve 7 in the hole of the rotor 6, but also for regulation and setting the necessary stiffness of the elastic sleeve 7, affecting and supporting the interference N of the installation of deforming elements.

Усилие упрочнения, воздействующее через упругую втулку 7 и деформирующие элементы - шарики 8 на обрабатываемую поверхность заготовки 1, задается поперечной подачей SПОП, например, суппорта токарного станка (не показаны), на котором установлено предлагаемое устройство.The hardening force acting through the elastic sleeve 7 and deforming elements - balls 8 on the workpiece surface 1 is defined by the transverse feed S POP , for example, a support of a lathe (not shown) on which the proposed device is mounted.

Установка и регулировка усилия упрочнения осуществляется, как правило, вручную.Installation and adjustment of the hardening force is carried out, as a rule, manually.

Предлагаемая конструкция устройства и крепление деформирующих элементов на упругой втулке 7 в отверстии вала ротора 6 электродвигателя позволяет деформирующим элементам совершать колебательные движения в поперечном направлении, вызванные эксцентричным смещением и расположением некоторых участков обрабатываемой, например, винтовой поверхности винта 1. Амплитуда колебательного движения деформирующего элемента будет равна e1 - эксцентриситету обрабатываемой сложнофасонной поверхности (например, эксцентриситет винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500 равен e1=1,65 мм, см. фиг.1-4).The proposed design of the device and the mounting of the deforming elements on the elastic sleeve 7 in the hole of the shaft of the rotor 6 of the electric motor allows the deforming elements to oscillate in the transverse direction caused by the eccentric displacement and the location of some sections of the processed, for example, screw surface of the screw 1. The amplitude of the oscillatory motion of the deforming element will be equal to e 1 - the eccentricity of the machined complex shaped surface (for example, the eccentricity of the screw left H41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500 is equal to e 1 = 1.65 mm, see Fig.1-4).

Вход в контакт деформирующего элемента с заготовкой вызывает импульсно-ударную пластическую деформацию поверхностного слоя заготовки.The contact of the deforming element with the workpiece 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 минимальные энергетические потери и высокий КПД.The rotational motion V and the rotor shaft 6 with deforming elements 8 is transmitted using electric forces induced in the housing - the stator of the electric motor and is minimal in length and complexity and eliminates the use of intermediate belt, gear and other gears and gearboxes, so the device has minimal energy losses and high efficiency.

Твердость поверхностного слоя, глубина наклепа и шероховатость поверхности, полученные с помощью предлагаемого устройства, 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 depth of hardening and surface roughness obtained using the proposed device depend on the strength of the impact 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, the interference fit, the size of the deforming elements, their number, rotation frequency, longitudinal feed of the workpiece and the number of passes.

Устройству сообщают продольную подачу SПР не более 0,1…3,0 мм/об. Оптимальную подачу SПР° определяют по формуле:The device is informed of a longitudinal feed S PR of not more than 0.1 ... 3.0 mm / rev. The optimal supply S PR ° is determined by the formula:

SПР°=k SЭ,S PR ° = k S E ,

где k - число деформирующих элементов;where k is the number of deforming elements;

SЭ - подача на один деформирующий элемент не более - 0,1…0,5 мм/об.S E - supply to one deforming element no more than 0.1 ... 0.5 mm / rev.

На фиг.5 показана развертка внутренней поверхности отверстия упругой втулки 7 с деформирующими элементами - шариками 8, второй вариант установки и расположения элементов. На развертке показаны четыре вертикальных ряда по двенадцать деформирующих элементов в ряду. Отличительная особенность этого варианта от первого (см. фиг.2) заключается в том, что каждый последующий деформирующий элемент в своем вертикальном ряду смещен на величину подачи SЭ относительно предыдущего, при этом расстояние между рядами равно произведению величины подачи SЭ на количество элементов kp в вертикальном рядуFigure 5 shows a scan of the inner surface of the hole of the elastic sleeve 7 with deforming elements - balls 8, a second installation and arrangement of the elements. The scan shows four vertical rows of twelve deforming elements in a row. A distinctive feature of this option from the first (see figure 2) is that each subsequent deforming element in its vertical row is shifted by the amount of feed S E relative to the previous one, while the distance between the rows is equal to the product of the amount of feed S E by the number of elements k p in a vertical row

Режимы импульсно-ударного деформирования для предлагаемого 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 - 0,5…1,5 мм.The modes of pulse-impact deformation for the proposed device, 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 ≈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 - 0.5 ... 1.5 mm.

В результате импульсно-ударной пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя предлагаемым 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 device, the surface roughness parameter rises 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.

Устройство 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 device for pulse-impact deformation allows you to create a regular microrelief on the machined complex profile, including the helical surface, capable of holding lubricants and prolonging the service life of parts during operation.

Устройство для импульсно-ударного деформирования применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58…64.The device 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 устройства установленную в патроне с электромеханическим приводом токарного станка мод. 16К20ФЗ 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 D1=27-0,05 мм, эксцентриситет e1=1,65 мм, шаг t=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=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.During industrial testing of the device installed in the cartridge with an electromechanical drive lathe mod. 16K20FZ processed the screw blank of the left H41.1016.01.001 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 D 1 = 27 -0.05 mm, eccentricity e 1 = 1.65 mm, pitch t = 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 an IM5010 electric motor, model 4АВ132 В6, having a rotor shaft speed of 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-ударную 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 (частота 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 selected 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 в упругой втулке, внутренний радиус по вершинам деформирующих элементов RK=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 an elastic sleeve, inner radius at the tops of 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 устройством аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного импульсно-ударного воздействия на очаг деформации импульса энергии.The proposed device 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 образующихся 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 during the control by the straightedge of the protrusions formed by the 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 устройством предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 6 раз.The maximum roughness value achieved during the processing by the proposed device is Ra = 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 способствует лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении импульсной нагрузки деформирующие элементы и деформируемая поверхность периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях импульсно-ударного деформирования резко увеличивает 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 impulse loads are applied, the deforming elements and the deformable 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.

Предлагаемое устройство 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 device 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 информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Патент РФ 2276005, МПК В24В 39/04. Способ обкатки неполных сферических поверхностей. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Самойлов Н.Н., Гаврилин А.М., 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)

Устройство для импульсно-ударного поверхностного пластического деформирования винтовых, цилиндрических и сложнопрофильных поверхностей, содержащее корпус с центральным отверстием и деформирующие элементы, отличающееся тем, что оно снабжено ротором в виде полого вала, с торцов которого на поверхности отверстия выполнены резьбовые части, корпус выполнен в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован упомянутый ротор, деформирующие элементы расположены на упругой втулке в отверстии ротора, на три четверти вмонтированы в нее, на одну четверть выступают из ее внутренней поверхности и расположены с возможностью охватывания заготовки, при этом упругая втулка закреплена с помощью гаек, ввернутых в резьбовые части поверхности отверстия ротора с возможностью регулирования и установки жесткости упругой втулки. A device for pulsed-impact surface plastic deformation of helical, cylindrical and complex profiles, comprising a housing with a central hole and deforming elements, characterized in that it is provided with a rotor in the form of a hollow shaft, from the ends of which threaded parts are made on the surface of the hole, the housing is made in the form stator of a three-phase asynchronous squirrel-cage motor, inside of which the said rotor is mounted on rolling bearings, deforming elements are located mounted on the elastic sleeve in the rotor hole, three quarters are mounted in it, protrude one quarter from its inner surface and arranged to cover the workpiece, while the elastic sleeve is fixed with nuts screwed into the threaded parts of the surface of the rotor hole with the possibility of regulation and installation stiffness of the elastic sleeve.
RU2009137693/02A 2009-10-12 2009-10-12 Device for pulse impact strengthening RU2433904C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137693/02A RU2433904C2 (en) 2009-10-12 2009-10-12 Device for pulse impact strengthening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137693/02A RU2433904C2 (en) 2009-10-12 2009-10-12 Device for pulse impact strengthening

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009137693A RU2009137693A (en) 2011-04-20
RU2433904C2 true RU2433904C2 (en) 2011-11-20

Family

ID=44050937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009137693/02A RU2433904C2 (en) 2009-10-12 2009-10-12 Device for pulse impact strengthening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2433904C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009137693A (en) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2433904C2 (en) Device for pulse impact strengthening
RU2433903C2 (en) Device for static-pulse hardening
RU2433905C2 (en) Method of pulse-shock hardening
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
RU2354530C1 (en) Method of rotor strengthening of complex contoured surface
RU2420392C2 (en) Electric head for hardening helical and complex surfaces
RU2433902C2 (en) Method of static pulse strengthening
RU2421320C2 (en) Electrically driven vibration head for rolling
RU2421321C2 (en) Method of vibration rolling
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2420390C2 (en) Method of burnishing by electric head
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2420389C2 (en) Hardening electric head
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2433901C2 (en) Method of rolling with spring rings
RU2383428C1 (en) Facility for screw centrifugal strengthening
RU2367564C1 (en) Method of screw hardening
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2303515C1 (en) Strengthening head provided with elastic tool
RU2303516C1 (en) Strengthening method by means of elastic tool
RU2347664C1 (en) Method for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts

Legal Events

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

Effective date: 20111013