RU2441742C2 - Device for vibration expansion of holes - Google Patents
Device for vibration expansion of holes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2441742C2 RU2441742C2 RU2010110933/02A RU2010110933A RU2441742C2 RU 2441742 C2 RU2441742 C2 RU 2441742C2 RU 2010110933/02 A RU2010110933/02 A RU 2010110933/02A RU 2010110933 A RU2010110933 A RU 2010110933A RU 2441742 C2 RU2441742 C2 RU 2441742C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deforming elements
- axis
- housing
- cylinders
- deforming
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к вибрационным устройствам для отделочно-упрочняющей обработки деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) со статическим нагружением деформирующих элементов.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to vibratory devices for finishing and hardening processing of steel and alloy parts by surface plastic deformation (PPD) with static loading of deforming elements.
Известен генератор механических импульсов (ГМИ) для вибрационного статико-импульсного упрочнения, отличающийся независимым регулированием энергии и частоты ударов [1, 2]. В конструкцию ГМИ входят: волновод с закрепленным на нем деформирующим элементом и боек, которые расположены в корпусе, гидроцилиндр статического воздействия на корпус, гидродвигатель, вращающий золотник кранового распределителя, редукционный клапан и дроссель.Known generator of mechanical pulses (GMI) for vibrational static-pulse hardening, characterized by independent regulation of energy and frequency of impacts [1, 2]. The GMI design includes: a waveguide with a deforming element mounted on it and a hammer, which are located in the housing, a static hydraulic cylinder on the housing, a hydraulic motor, a rotary valve spool, a pressure reducing valve and a throttle.
Известный ГМИ представляет собой весьма сложную, дорогостоящую, металлоемкую и энергоемкую конструкцию, которая значительно увеличивает себестоимость изготовления обрабатываемых деталей.The well-known GMI is a very complex, expensive, metal and energy-intensive design, which significantly increases the cost of manufacturing the workpieces.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей статической обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности при минимальной энергоемкости и трудоемкости изготовления оснастки путем использования устройства для вибрационного раскатывания отверстий, имеющего корпус с гидроцилиндрами, поршнями и штоками с закрепленными на них деформирующими элементами.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of static processing by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer, the degree of hardening, and the surface microrelief with minimal energy consumption and laboriousness of tooling manufacturing by using a device for vibratory rolling of holes with a housing with hydraulic cylinders, pistons and rods attached to them deforming elements.
Предлагаемое устройство предназначено для вибрационного раскатывания отверстий и включает корпус, выполненный с возможностью возвратно-вращательного движения относительно собственной продольной оси и относительного возвратно-осевого перемещения и установленные в нем деформирующие элементы, причем корпус выполнен с рабочими цилиндрами, которые расположены радиально под острым углом к продольной оси и в которых с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль цилиндров расположены поршни со штоками, при этом на внешних торцах штоков закреплены деформирующие элементы, выполненные со сферической рабочей поверхностью и возможностью воздействия на обрабатываемую поверхность, а внутренние бесштоковые полости всех цилиндров, заполненные маслом под давлением, сообщаются через перепускные отверстия с центральной полостью, которая соединена с внешней гидростанцией, кроме того, корпус выполнен с возможностью планетарного возвратно-вращательного движения относительно планетарной оси, совпадающей с осью заготовки и смещенной относительно его собственной продольной оси на величину эксцентриситета, причем корпус выполнен с возможностью изменения величины эксцентриситета, между собственной продольной осью и планетарной осью для установки величины амплитуды вибрационных перемещений деформирующих элементов и изменения скорости его вращения относительно собственной оси для установления частоты вибраций деформирующих элементов.The proposed device is designed for vibrational rolling of holes and includes a housing made with the possibility of reciprocating motion relative to its own longitudinal axis and relative reciprocal-axial movement and the deforming elements installed in it, moreover, the housing is made with working cylinders that are located radially at an acute angle to the longitudinal axis and in which with the possibility of reciprocating movement along the cylinders are pistons with rods, while on external t Rod ends are fixed with deforming elements made with a spherical working surface and the possibility of influencing the surface being machined, and the internal rodless cavities of all cylinders filled with oil under pressure communicate through the bypass openings with a central cavity that is connected to an external hydraulic station; in addition, the housing is made with the possibility of planetary reverse-rotational motion relative to the planetary axis, coinciding with the axis of the workpiece and offset relative to its own a single axis by the amount of eccentricity, and the housing is configured to change the amount of eccentricity between its own longitudinal axis and the planetary axis to set the amplitude of the vibrational movements of the deforming elements and change the speed of its rotation relative to its own axis to establish the frequency of vibrations of the deforming elements.
Сущность конструкции устройства для вибрационного раскатывания отверстий поясняется чертежами.The essence of the design of the device for vibratory rolling holes is illustrated by drawings.
На фиг.1 показана схема обработки отверстия поверхностным пластическим деформированием раскатыванием предлагаемым устройством с планетарным и осциллирующим движением, продольный разрез; на фиг.2 - общий вид устройства сверху, сечение по Б-Б на фиг.1; на фиг.3 - общий вид устройства сбоку (тонкими линиями показано два диаметрально противоположных положения); на фиг.4 - развертка обрабатываемого отверстия и траектория осциллирующего движения с амплитудой А1 одного деформирующего элемента; на фиг.5 - развертка обрабатываемого отверстия и траектории осциллирующих движений с амплитудой A1 деформирующих элементов в количестве 8 шт.; на фиг.6 - развертка обрабатываемого отверстия и траектория осциллирующего движения с амплитудой А2>A1 одного деформирующего элемента; на фиг.7 - развертка обрабатываемого отверстия и траектории осциллирующих движений с амплитудой А2>A1 деформирующих элементов в количестве 8 шт.; на фиг.8 - к определению величины амплитуды деформирующих элементов.Figure 1 shows a diagram of the processing of holes by surface plastic deformation by rolling the proposed device with a planetary and oscillating movement, a longitudinal section; figure 2 is a General view of the device from above, a cross-section along BB in figure 1; figure 3 is a General view of the device from the side (thin lines show two diametrically opposite positions); figure 4 - scan of the machined hole and the trajectory of the oscillating movement with amplitude A 1 one deforming element; figure 5 - scan of the machined hole and the trajectory of oscillating movements with an amplitude A 1 of deforming elements in the amount of 8 pieces; figure 6 - scan of the machined hole and the trajectory of the oscillating movement with an amplitude of A 2 > A 1 one deforming element; Fig.7 is a scan of the machined hole and the trajectory of oscillating movements with an amplitude of A 2 > A 1 deforming elements in the amount of 8 pieces; on Fig - to determine the magnitude of the amplitude of the deforming elements.
Предлагаемое многоэлементное осциллирующее устройство 1 предназначено для чистовой отделочной обработки отверстий поверхностным пластическим деформированием (ППД) - раскатыванием множеством деформирующих элементов, совершающими возвратно-вращательные и возвратно-осевые вибрационные возвратно-поступательные перемещения с амплитудой А за счет введения планетарного движения VПЛ и эксцентричного смещения е, позволяющие регулирование и установление оптимальной частоты, зависящей от частоты вращения устройства VИ.The proposed multi-element oscillating
Устройство содержит корпус 2 с деформирующими элементами 3, которому сообщают вращательное движение относительно собственной оси со скоростью VИ и относительное осевое возвратно-поступательное перемещение SПР, как при традиционном раскатывании. В корпусе 2 радиально под острым углом β к продольной оси расточены рабочие гидроцилиндры 4, в которых с возможностью перемещения расположены поршни 5 со штоками 6. Поршни со штоками смонтированы в гидроцилиндрах таким образом, что штоки расположены на периферии корпуса. Длина всех штоков одинаковая.The device comprises a
На внешних торцах штоков 6 закреплены деформирующие элементы 3 со сферической рабочей поверхностью, воздействующие на обрабатываемую поверхность заготовки. В разработанной конструкции устройства деформирующие элементы по форме представляют собой болт со сферической головкой, который крепится на штоке на резьбе. Это позволяет производить быструю замену изношенных деформирующих элементов. В зависимости от технологических задач количество рабочих цилиндров в корпусе может быть от двух и более штук исходя из конструктивных соображений. С целью увеличения жесткости конструкции шток и поршень могут быть выполнены как единое целое. По периферии корпуса цилиндры закрыты крышками 7 с отверстиями под шток, которые ограничивают ход поршня и удерживают его в цилиндре. В наружной канавке поршня вставлено уплотнительное кольцо 8.At the outer ends of the
Внутренние полости всех цилиндров, заполненные маслом под давлением, через перепускные отверстия 9 сообщаются между собой и с центральной полостью 10, которая соединена с внешней гидростанцией (не показана). Центральная полость образована и расположена в корпусе устройства и сверху закрыта крышкой 11. Герметичность прилегания крышки достигается уплотнительным кольцом 12. Такое сообщение цилиндров между собой и с гидростанцией позволяет создавать необходимое рабочее давление, которое развивается каждым штоком гидроцилиндра независимо от величины вылета штока, и внедрять деформирующие элементы в обрабатываемую поверхность на необходимую одинаковую глубину.The internal cavities of all cylinders, filled with oil under pressure, through the bypass holes 9 communicate with each other and with the Central cavity 10, which is connected to an external hydraulic station (not shown). The central cavity is formed and located in the device’s case and is closed by a cover 11. The tightness of the lid fit is achieved by the sealing ring 12. Such communication of the cylinders with each other and with the hydraulic station allows you to create the necessary working pressure, which develops by each rod of the hydraulic cylinder, regardless of the size of the rod, and introduce deforming elements in the machined surface to the required equal depth.
К крышке 11 посредством фланца крепится полый вал 13, на котором установлено зубчатое колесо 14, обкатывающееся по внутреннему неподвижному зубчатому колесу 15. Колесо 15 закреплено на стойке 16, которая установлена на станине станка (не показана). Первоначальное вращательное движение 
Снабжение центральной полости жидкостью высокого давления осуществляется через полый шпиндель 17, муфту, которая (не показана) расположена в кулисе 18, и полый вал 13.The central cavity is supplied with high-pressure liquid through the hollow spindle 17, a clutch, which (not shown) is located in the wings 18, and the
Зубчатое колесо 14, обкатывающееся по внутреннему неподвижному зубчатому колесу 15, передает планетарное вращение VПЛ всему корпусу относительно центральной продольной оси, совпадающей с осью шпинделя, осью внутреннего зубчатого колеса 15 и осью заготовки. Таким образом, собственная ось вращения корпуса смещена на величину эксцентриситета «е» относительно планетарной оси, совпадающей с осью заготовки.The gear wheel 14, which runs around the internal
Корпусу 2 сообщают вращение со скоростью VИ и относительное осевое перемещение SПР, как при традиционном раскатывании.The
Угол наклона осей цилиндров принимается не более 90° и желательно не менее 45°, т.е. в пределах 45°<β<90°, относительно продольной оси.The angle of inclination of the axes of the cylinders is taken no more than 90 ° and preferably not less than 45 °, i.e. within 45 ° <β <90 °, relative to the longitudinal axis.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что деформирующие элементы установлены на штоках подвижно относительно корпуса и имеют возможность перемещаться как в продольном, так и в поперечном направлениях.A distinctive feature of the proposed device is that the deforming elements are mounted on the rods movably relative to the body and have the ability to move in both longitudinal and transverse directions.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В глухих радиальных, наклонных к продольной оси, гидроцилиндрах корпуса установлены поршни, на которые воздействует масло под давлением, вырабатываемым гидростанцией (не показана), при этом создается статическая нагрузка, действующая на шток с деформирующим элементом, последний воздействует на обрабатываемую поверхность заготовки. Выбор усилия воздействия деформирующих элементом на обрабатываемую поверхность заготовки зависит от конкретных условий обработки и технических требований к обрабатываемой поверхности.Pistons are installed in blind radial housing cylinders that are inclined toward the longitudinal axis and are exposed to oil under pressure generated by a hydraulic station (not shown), which creates a static load acting on the rod with a deforming element, the latter acting on the workpiece surface being treated. The choice of the force exerted by the deforming element on the workpiece surface to be treated depends on the specific processing conditions and the technical requirements for the surface to be treated.
Равное статическое нагружение всех деформирующих элементов обеспечивается гидросистемой, подающей масло через полый шпиндель, муфту, полый вал, центральную полость, перепускные отверстия в гидроцилиндры.Equal static loading of all deforming elements is provided by a hydraulic system that feeds oil through a hollow spindle, a coupling, a hollow shaft, a central cavity, and overflow openings to the hydraulic cylinders.
Вибрационные перемещения с амплитудой А и определенной частотой, равной скорости вращения VИ деформирующих элементов, осуществляются за счет введения планетарного вращения устройства, позволяющего приближать и удалять корпус относительно деформирующих элементов.Vibrational displacements with an amplitude A and a certain frequency equal to the rotation speed V AND of the deforming elements are carried out by introducing a planetary rotation of the device, which makes it possible to approximate and remove the housing relative to the deforming elements.
Заготовка, как правило, неподвижна, а предлагаемому раскатывающему устройству сообщают возвратно-вращательное движение VИ, возвратно-поступательную продольную подачу SПР и планетарное вращение VПЛ с эксцентриситетом «е».The workpiece is usually stationary, and the proposed rolling device informs the reciprocating motion V And , the reciprocating longitudinal feed S PR and planetary rotation V PL with an eccentricity "e".
Перед вводом устройства в обрабатываемое отверстие заготовки деформирующие элементы сведены к центру в виду отсутствия масла под давлением в гидроцилиндрах, при этом деформирующие элементы располагаются на меньшем диаметре, чем диаметр обрабатываемого отверстия DОТВ.Before entering the device into the workpiece’s bore hole, the deforming elements are centered due to the lack of oil under pressure in the hydraulic cylinders, while the deforming elements are located at a smaller diameter than the diameter of the bore hole D OTV .
Как только устройство введено в отверстие заготовки, включается в работу гидросистема и деформирующие элементы входят в контакт с обрабатываемой поверхностью. При приближении продольной оси корпуса к обрабатываемой поверхности отверстия, как результат планетарного движения, деформирующие элементы совершают продольное перемещение на величину А за один оборот устройства и постоянное силовое воздействие.As soon as the device is inserted into the hole of the workpiece, the hydraulic system is turned on and the deforming elements come into contact with the surface to be treated. When approaching the longitudinal axis of the housing to the machined surface of the hole, as a result of planetary motion, the deforming elements perform longitudinal movement by a value of A per revolution of the device and constant force.
Величина продольной амплитуды осцилляции А деформирующих элементов зависит от эксцентриситета «е» смещения оси планетарного вращения относительно продольной оси корпуса и угла β наклона гидроцилиндров к этой оси. Величина амплитуды А определяется при совмещении левого N и правого С положений деформирующих элементов (см. фиг.1, 8). При рассмотрении треугольников BCD и BKN можно отметить, что отрезок LM равен амплитуде А, а отрезок NM равен 2е, тогда из треугольника NML-tgβ=А/2е.The magnitude of the longitudinal amplitude of the oscillation A of the deforming elements depends on the eccentricity “e” of the displacement of the axis of planetary rotation relative to the longitudinal axis of the housing and the angle β of the inclination of the hydraulic cylinders to this axis. The magnitude of the amplitude A is determined by combining the left N and right C positions of the deforming elements (see figure 1, 8). When considering the triangles BCD and BKN, it can be noted that the segment LM is equal to the amplitude A, and the segment NM is equal to 2e, then from the triangle NML-tgβ = A / 2e.
Откуда величина продольной амплитуды осцилляции А деформирующих элементов определяется по формуле:Where does the value of the longitudinal amplitude of the oscillation A of the deforming elements are determined by the formula:
А=2е·tgβ мм,A = 2e · tgβ mm,
где: е - эксцентриситет смещения оси планетарного вращения устройства относительно продольной оси корпуса, мм;where: e is the eccentricity of the displacement of the axis of planetary rotation of the device relative to the longitudinal axis of the housing, mm;
β - угол наклона штока с деформирующим элементом к продольной оси, град.β is the angle of inclination of the rod with a deforming element to the longitudinal axis, deg.
В результате ввода планетарного движения деформирующие элементы совершают продольное перемещение со скоростью VПЛ на величину А за один оборот планетарного движения корпуса, интенсивно воздействуя на обрабатываемую поверхность.As a result of the introduction of planetary motion, the deforming elements perform a longitudinal movement with a speed of V PL by a value of A per revolution of the planetary motion of the housing, intensively affecting the surface to be treated.
Как видно на развертках обрабатываемого отверстия (см. фиг.4-7), где показаны траектории осциллирующих движений деформирующих элементов, сочетание вращательного движения с возвратно-поступательным движением деформирующих элементов ГВРО создает перекрестное движение элементов без изменения силы давления и силы трения. Точка касания деформирующего элемента со стенкой обрабатываемого отверстия опишет синусоидальную траекторию. Получение сложного микрорисунка способствует уменьшению степени износа обработанных поверхностей, удержанию смазки в процессе эксплуатации этих поверхностей.As can be seen on the reamers of the hole being machined (see Figs. 4-7), where the trajectories of the oscillating movements of the deforming elements are shown, the combination of rotational motion with the reciprocating motion of the HRO defining elements creates a cross movement of the elements without changing the pressure force and friction force. The touch point of the deforming element with the wall of the hole being machined will describe a sinusoidal path. Obtaining a complex micrograph helps to reduce the degree of wear of the treated surfaces, and to maintain lubrication during the operation of these surfaces.
На фиг.4 и 5 показана развертка обработанного отверстия и траектории осциллирующих движений с амплитудой А1 соответственно одним деформирующим элементом и в количестве 8 штук, принадлежащих предлагаемому устройству, а на фиг.6 и 7 - развертка обрабатываемого отверстия и траектории осциллирующих движений с амплитудой А2>A1 соответственно одним деформирующим элементом и в количестве 8 шт. Во втором случае устройство настроено на больший эксцентриситет «е» и имеет большие углы β наклона гидроцилиндров к продольной оси.Figures 4 and 5 show a scan of the machined hole and the trajectory of oscillating movements with amplitude A 1, respectively, with one deforming element and in the amount of 8 pieces belonging to the proposed device, and Figures 6 and 7 show a scan of the machined hole and the trajectory of oscillating movements with amplitude A 2 > A 1, respectively, with one deforming element and in the amount of 8 pcs. In the second case, the device is configured for a larger eccentricity “e” and has large angles β of inclination of the hydraulic cylinders to the longitudinal axis.
Таким образом, происходит ППД раскатывание с постоянным нагружением деформирующих элементов и их осциллирующим вибрационным движением в продольном направлении, которое существенно улучшает качество обработанной поверхности и повышает в несколько раз производительность.Thus, PPD is rolled out with constant loading of the deforming elements and their oscillating vibrational movement in the longitudinal direction, which significantly improves the quality of the processed surface and increases productivity several times.
На начальной стадии обработку ведут при е≠0 с наложением вибраций на деформирующие элементы, что обеспечивает повышение качества обработки. На завершающей стадии обработку могут осуществлять при е=0 выхаживанием при соосном расположении заготовки и устройства. Последнее возможно при условии вывода из зацепления зубчатых колес 14 и 15.At the initial stage, the treatment is carried out at e ≠ 0 with the imposition of vibrations on the deforming elements, which ensures an increase in the quality of processing. At the final stage, the processing can be carried out at e = 0 by nursing with the coaxial arrangement of the workpiece and device. The latter is possible provided that
В результате раскатки предлагаемым устройством шероховатость поверхности деталей из стали, чугуна и цветных металлов снижается. Перед раскатыванием таким устройством отверстия обрабатывают тонким растачиванием или развертыванием с допуском на диаметры 0,01 мм и параметром шероховатости поверхности Ra≤8 мкм. Припуск на обработку не должен превышать 0,02…0,03 мм на диаметр [1].As a result of rolling the proposed device, the surface roughness of parts made of steel, cast iron and non-ferrous metals is reduced. Before rolling out such a device, the holes are treated with thin boring or deployment with a tolerance of diameters of 0.01 mm and a surface roughness parameter of Ra≤8 μm. The allowance for processing should not exceed 0.02 ... 0.03 mm per diameter [1].
При изготовлении устройства его детали обрабатывают с точностью по 6-7-му квалитетам и параметром шероховатости поверхности Ra=0,2…0,4 мкм. Радиальное биение собранного устройства по сферическим поверхностям деформирующих элементов при проверке на центрах не должно превышать 8…10 мкм. Рабочие поверхности корпуса, штоков, деформирующих элементов закаливают до твердости HRC 62…64.In the manufacture of the device, its parts are processed with an accuracy of 6-7th qualifications and the surface roughness parameter Ra = 0.2 ... 0.4 μm. The radial runout of the assembled device on the spherical surfaces of the deforming elements when checking at the centers should not exceed 8 ... 10 microns. The working surfaces of the body, rods, deforming elements are hardened to a hardness of HRC 62 ... 64.
Изменение размеров поверхности при раскатывании связано со смятием микронеровностей и пластической объемной деформацией заготовки. Таким образом, точность обработанной заготовки будет зависеть от ее конструкции и конструкции устройства, режимов обработки, а также от точности размеров, формы и качества поверхности заготовок, полученных при обработке на предшествующем переходе.The change in surface size during rolling is associated with crushing microroughness and plastic bulk deformation of the workpiece. Thus, the accuracy of the processed workpiece will depend on its design and the design of the device, processing conditions, as well as on the accuracy of the size, shape and surface quality of the workpieces obtained during processing at the previous transition.
При обработке предлагаемым устройством жестких заготовок изменение их размеров вызвано уменьшением микронеровностей на обрабатываемых поверхностях. Величина изменения размера зависит от состояния исходной поверхности. При этом точность размеров существенно не меняется. Процесс обработки предлагаемым устройством характеризуется небольшими натягами и поэтому сопровождается незначительными изменениями размеров. При раскатывании тонкостенных заготовок точность их размеров можно повысить на 10…20%, а отклонение формы при этом составит 10…30 мкм.When processing the proposed device hard blanks, a change in their size is caused by a decrease in microroughnesses on the machined surfaces. The size change depends on the state of the original surface. Moreover, the dimensional accuracy does not change significantly. The processing process of the proposed device is characterized by small tightness and therefore accompanied by minor changes in size. When rolling thin-walled workpieces, the accuracy of their sizes can be increased by 10 ... 20%, and the deviation of the shape will be 10 ... 30 microns.
Неблагоприятные условия обработки заготовки вблизи торцов приводят к увеличенной пластической деформации заготовки на участках длиной 3…15 мм. При высоких требованиях к точности следует проводить обработку с малыми усилиями, устанавливать предохранительные шайбы и т.п.Adverse conditions for processing the workpiece near the ends lead to increased plastic deformation of the workpiece in areas of
Наиболее целесообразно раскатыванием обрабатывать исходные поверхности 7…11-го квалитетов предлагаемым устройством жесткого копирующего типа.It is most expedient by rolling to process the initial surfaces of the 7 ... 11th qualifications by the proposed device of a hard copy type.
При ППД раскатыванием предлагаемым устройством практически достигаются параметры шероховатости обрабатываемой поверхности Ra=0,2…0,8 мкм при исходных значениях этих параметров 0,8…6,3 мкм. Степень уменьшения шероховатости поверхности зависит от материала, рабочего усилия или натяга, подачи, исходной шероховатости, конструкции устройства и т.д.When PPD rolling by the proposed device, the roughness parameters of the machined surface Ra = 0.2 ... 0.8 μm are practically achieved with the initial values of these parameters 0.8 ... 6.3 μm. The degree of reduction in surface roughness depends on the material, working force or interference, feed, initial roughness, device design, etc.
Раскатывание следует проводить так, чтобы заданные результаты достигались за один проход. Не следует использовать обратный ход в качестве рабочего хода, так как повторные проходы в противоположных направлениях могут привести к излишнему деформированию поверхностного слоя. Кроме того, рабочий профиль деформирующих элементов обычно предназначен для работы только в одну сторону.Rolling should be carried out so that the desired results are achieved in one pass. Do not use the reverse stroke as a working stroke, since repeated passes in opposite directions can lead to excessive deformation of the surface layer. In addition, the working profile of the deforming elements is usually designed to work only in one direction.
Скорость не оказывает заметного влияния на результаты обработки и выбирается с учетом требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость составляет 30…150 м/мин.The speed does not significantly affect the processing results and is selected taking into account the required performance, design features of the workpiece and equipment. Typically, the speed is 30 ... 150 m / min.
Значение усилия раскатывания выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие PN (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле:The value of the rolling force is selected depending on the purpose of the processing. The optimal force P N (N) corresponding to the maximum endurance limit is determined by the formula:
где DОТВ - диаметр раскатываемого отверстия заготовки, мм.where D OTV - the diameter of the rolled holes of the workpiece, mm
Для многоэлементного устройства, каковым является предлагаемое устройство, принимают подачу SПР=0,1…3,0 мм/об [1]. Оптимальная подача SP на один оборот деформирующего элемента не должна превышать - SШ=0,01…0,05 мм/об. Подачу на один оборот устройства определяют по формуле SПР=kSШ; где k - число деформирующих элементов.For a multi-element device, which is the proposed device, take the feed S PR = 0.1 ... 3.0 mm / rev [1]. The optimum feed S P per revolution of the deforming element should not exceed - S W = 0.01 ... 0.05 mm / rev. The feed per revolution of the device is determined by the formula S PR = kS W ; where k is the number of deforming elements.
Смазывающе-охлаждающей жидкостью при раскатывании служат: машинное масло, смесь машинного масла с керосином (по 50%), сульфофрезол (5%-ная эмульсия). Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.The lubricating-cooling liquid during rolling is: engine oil, a mixture of engine oil with kerosene (50% each), sulfofresol (5% emulsion). Cast iron processing is recommended without cooling.
В качестве примера проводилась обработка отверстия гильзы цилиндра 130-1002021 на вертикально-хонинговальном станке мод. 3М83С, оснащенном предлагаемой конструкцией устройства с деформирующими элементами в виде шариков - 8 шт., изготовленные из алмаза, ВК8, ШХ15, закрепленные на штоки гидроцилиндров; панелью с электроконтактным датчиком - СП-231; автокалибром 8М-17729-02.As an example, the processing of the bore of the cylinder liner 130-1002021 was carried out on a vertically honing machine mod. 3M83S, equipped with the proposed device design with deforming elements in the form of balls - 8 pcs., Made of diamond, VK8, ShH15, mounted on the rods of hydraulic cylinders; a panel with an electric contact sensor - SP-231; Auto Caliber 8M-17729-02.
Материал обрабатываемой заготовки - отливки гильзы цилиндра - специальный чугун, имеющий химический состав (в %): С - 3,2…3,4; Si - 2,0…2,3; Mn - 0,5…0,8; Cr - 0,25…0,40; Ni - 0,10…0,25; Р≤0,20; S≤0,15; Fe - остальное. Механические свойства чугуна: 170…241 НВ; σв≥206 Н/мм2; σиз=432 Н/мм2. Диаметр обрабатываемого отверстия ⌀100,56…⌀100,50 мм; шероховатость - Ra=0,32 мкм.The material of the workpiece - castings of the cylinder liner - special cast iron having a chemical composition (in%): C - 3.2 ... 3.4; Si - 2.0 ... 2.3; Mn - 0.5 ... 0.8; Cr - 0.25 ... 0.40; Ni - 0.10 ... 0.25; P≤0.20; S 0 0.15; Fe is the rest. Mechanical properties of cast iron: 170 ... 241 HB; σ in ≥206 N / mm 2 ; σ out = 432 N / mm 2 . The diameter of the hole being machined is ⌀100.56 ... ⌀100.50 mm; roughness - R a = 0.32 μm.
Режимы раскатывания: VИ=29 м/мин; подачу на один оборот устройства определяли по формуле SПР=kSШ=8·0,05=0,4 мм/об; VПЛ=16,9 м/мин.Rolling modes: V And = 29 m / min; the feed per revolution of the device was determined by the formula S PR = kS W = 8 · 0.05 = 0.4 mm / rev; V PL = 16.9 m / min.
Значения технологических факторов выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность силового воздействия при обработке элементарной площадки обрабатываемой поверхности в диапазоне 6…10. Дальнейшее увеличение кратности осциллирующего воздействия незначительно влияет на эффективность обработки.The values of technological factors were chosen in such a way as to ensure the multiplicity of force impact when processing the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the frequency of the oscillating effect slightly affects the processing efficiency.
Величина силы статического поджатия деформирующих элементов к обрабатываемой поверхности составляла PN≥400…500 Н. Величина хода штоков составляла - 7…13 мм.The value of the force of static preloading of the deforming elements to the surface to be treated was P N ≥400 ... 500 N. The stroke length of the rods was 7 ... 13 mm.
Предлагаемое устройство позволило повысить производительность в 1,5…2 раза, исключить операцию получистовой обработки благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1…2 класса.The proposed device allowed to increase productivity by 1.5 ... 2 times, to exclude the operation of semi-finishing due to the improvement of surface roughness by 1 ... 2 classes.
Статическая нагрузка в сочетании с вращательным и возвратно-поступательным движениями создают перекрестное движение деформирующих элементов. Благодаря этому облегчается деформация микронеровностей обрабатываемой поверхности, а прикладываемые силы активно перераспределяются в плоскости раскатывания и в несколько раз уменьшается сила трения.Static load in combination with rotational and reciprocating movements create a cross-movement of deforming elements. Due to this, the deformation of microroughnesses of the treated surface is facilitated, and the applied forces are actively redistributed in the rolling plane and the friction force is reduced several times.
Перекрестное движение со статическим нагружением интенсифицирует процесс раскатывания, при этом на обработанной поверхности формируется износостойкий регулярный микрорельеф с перекрестным направлением рисок и неровностями малой и однородной высоты.Cross-movement with static loading intensifies the rolling process, and a wear-resistant regular microrelief with cross-direction of patterns and unevenness of small and uniform height is formed on the treated surface.
Предлагаемое устройство с одинаковым нагружением всех деформирующих элементов обеспечивает минимальную себестоимость изготовления заготовок благодаря простоте конструкции, не требующей специальной машины для выработки осциллирующих импульсов.The proposed device with the same loading of all deforming elements provides the minimum cost of manufacturing blanks due to the simplicity of the design, which does not require a special machine for generating oscillating pulses.
Предлагаемое устройство позволяет повысить режимы и производительность обработки в несколько раз без ухудшения качества обработанной поверхности. Кроме того, в таких условиях стойкость деформирующих элементов возрастает в два и более раз по сравнению со стойкостью инструмента при традиционном раскатывании, облегчается деформация микронеровностей, уменьшается расход энергии на деформирование и трение.The proposed device can improve the modes and productivity of processing several times without compromising the quality of the processed surface. In addition, under such conditions, the resistance of deforming elements increases two or more times in comparison with the resistance of a tool during traditional rolling, deformation of microroughnesses is facilitated, and energy consumption for deformation and friction is reduced.
Предлагаемое устройство целесообразно и эффективно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых материалов и сплавов.The proposed device is expedient and efficient to use when processing workpieces of low rigidity from hard-to-work materials and alloys.
Источники информацииInformation sources
1. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.1. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.
2. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Т., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. №34.2. RF patent 2090342. Lazutkin A.T., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Water hammer device for processing parts by surface plastic deformation. 1997. Bull. Number 34.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110933/02A RU2441742C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Device for vibration expansion of holes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110933/02A RU2441742C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Device for vibration expansion of holes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010110933A RU2010110933A (en) | 2011-09-27 |
| RU2441742C2 true RU2441742C2 (en) | 2012-02-10 |
Family
ID=44803640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010110933/02A RU2441742C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Device for vibration expansion of holes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2441742C2 (en) |
-
2010
- 2010-03-22 RU RU2010110933/02A patent/RU2441742C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010110933A (en) | 2011-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU81915U1 (en) | DEVICE FOR FINISHING THE MIRROR OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CYLINDER | |
| US9879726B2 (en) | Structuring of sliding surface portions | |
| RU2441742C2 (en) | Device for vibration expansion of holes | |
| RU2320471C1 (en) | Method for static-pulse working of screws | |
| RU2438852C2 (en) | Sun-and-planet oscillation bore reamer | |
| RU2441741C2 (en) | Multicomponent oscillating device for bearingizing | |
| RU2440231C2 (en) | Method of oscillatory sizing | |
| Drossel et al. | High performance of machining processes by applying adaptronic systems | |
| RU2440230C2 (en) | Method of bore sizing with planetary oscillation motion | |
| RU2440232C2 (en) | Method of surface vibrational sizing | |
| RU2426633C1 (en) | Method of diamond abrasive processing with sun-and-planet motion | |
| RU2367562C1 (en) | Surface hardening method | |
| RU2354531C1 (en) | Facility for rotor strengthening of screw and complex contoured surface | |
| RU2354530C1 (en) | Method of rotor strengthening of complex contoured surface | |
| RU2367564C1 (en) | Method of screw hardening | |
| RU2428297C1 (en) | Method of diamond abrasive processing with sun-and-planet motion | |
| RU2297317C1 (en) | Method of the multi-component shafts rolling | |
| RU2433903C2 (en) | Device for static-pulse hardening | |
| RU2437750C1 (en) | Device for surface roll forming | |
| RU2362665C1 (en) | Device for strengthening of screws with low profile height | |
| RU2367563C1 (en) | Springing hardening attachment | |
| RU2447983C1 (en) | Method of rolling outer helical surfaces | |
| RU2317885C1 (en) | Arrangement for surface plastic deformation of the spherical surfaces of ball pins | |
| RU2420391C2 (en) | Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head | |
| RU2290292C1 (en) | Diamond-abrasive working method at static-impulse loading |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120323 |