RU2447983C1 - Method of rolling outer helical surfaces - Google Patents

Method of rolling outer helical surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2447983C1
RU2447983C1 RU2010138592/02A RU2010138592A RU2447983C1 RU 2447983 C1 RU2447983 C1 RU 2447983C1 RU 2010138592/02 A RU2010138592/02 A RU 2010138592/02A RU 2010138592 A RU2010138592 A RU 2010138592A RU 2447983 C1 RU2447983 C1 RU 2447983C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
static
deforming
levers
rollers
rolling
Prior art date
Application number
RU2010138592/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Ирина Васильевна Овсяникова (RU)
Ирина Васильевна Овсяникова
Андрей Николаевич Афонин (RU)
Андрей Николаевич Афонин
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 RU2010138592/02A priority Critical patent/RU2447983C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2447983C1 publication Critical patent/RU2447983C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to rolling of helical surfaces. Rotation is imparted to billet. Rolling device is fed in longitudinal and transverse directions. Proposed rolling device comprises body with crosswise bore and two transverse grooves, two levers with axles and deforming rollers on end of each lever, extra deforming roller and static-pulse loading mechanism for deforming rollers. Axles of said angular two-arm levers are spring-loaded and arranged in body crosswise grooves to reciprocate therein. Arms of said levers are coupled by common axle with aforesaid extra deforming roller. Mechanism for static and pulse loading of deforming rollers comprises hammer and guide. Common axle is fitted on guide free end. Mechanism for static and pulse loading of deforming rollers is secured by lock screw in body crosswise bore to translate in adjustment.
EFFECT: higher efficiency and accuracy.
4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД) наружных винтовых поверхностей.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the processing of surface plastic deformation (PPD) of external helical surfaces.

Известен способ обкатывания винтов на станках, включающий сообщение заготовке вращательного движения, а устройству обкатывания движения продольной подачи, при этом используют устройство обкатывания, содержащее два диска с центральными отверстиями, один из которых имеет Г-образную державку для закрепления устройства на суппорте станка, а другой диск жестко прикреплен к торцу первого диска посредством распорных втулок и винтов, верхний и нижний рычаги, подвижно установленные один над другим, расположенные между дисками и шарнирно соединенные друг с другом посредством оси, установленной на одном конце упомянутых рычагов, два коромысла, одно из которых установлено жестко на одном рычаге, а другое - шарнирно на другом рычаге, деформирующие элементы в виде деформирующих роликов, свободно вращающиеся на своих осях, попарно смонтированные на двух указанных коромыслах и подвижно установленные между упомянутыми дисками, подшипник, установленный между дисками и смонтированный на оси, нагрузочную пружину и гидроударник, обеспечивающий импульсное воздействие на свободный конец верхнего рычага, нижний рычаг посередине оперт на наружное кольцо подшипника и на его свободном конце закреплены упомянутые гидроударник и нагрузочная пружина, при этом обеспечивают создание постоянно действующей статической нагрузки и импульсной нагрузки на деформирующие элементы [1, 2].A known method of rolling screws on machine tools, including a message to the workpiece rotational motion, and a device for rolling in a longitudinal feed movement, using a rolling device containing two disks with central holes, one of which has a L-shaped holder for fixing the device on the machine support, and the other the disk is rigidly attached to the end face of the first disk by means of spacer sleeves and screws, the upper and lower levers, movably mounted one above the other, located between the disks and pivotally connected interconnected by means of an axis mounted at one end of the said levers, two rockers, one of which is mounted rigidly on one lever and the other pivotally on the other lever, deforming elements in the form of deforming rollers, freely rotating on their axes, mounted in pairs on of the two indicated rocker arms and movably mounted between the said disks, a bearing mounted between the disks and mounted on an axis, a load spring and a hammer providing a pulsed action on a free horse upper arm, lower arm in the middle of a simply supported on the outer bearing ring and at its free end, said fixed hydraulic hammer and the spring load, thus creating a permanent provide static load and pulsed load on the deformation elements [1, 2].

Недостатком способа и устройства, с помощью которого реализуется известный способ, является его усложненная конструкция, большие массогабаритные параметры, а следовательно, большая себестоимость изготовления, большие затраты вспомогательного времени на регулирование, наладку, установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, что снижает производительность обработки и надежность конструкции, ухудшает качество изготовления и точность процесса обработки.The disadvantage of the method and device by which the known method is implemented is its complicated design, large weight and size parameters, and therefore, the high cost of manufacturing, the high cost of additional time for regulation, commissioning, installation, fastening and removal of the workpiece, which reduces processing productivity and the reliability of the design, degrades the manufacturing quality and accuracy of the processing process.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) наружных винтовых поверхностей, обеспечение обработки обкатыванием винтовых поверхностей винтов с глубоким профилем и большим шагом, снижение массогабаритных параметров используемой оснастки, а также снижение себестоимости и вспомогательного времени на регулирование, наладку, установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, повышение производительности и улучшение качества изготовления, повышение надежности и точности обработки благодаря использованию устройства, позволяющее осуществить статико-импульсное обкатывание.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of surface plastic deformation (PPD) processing of external screw surfaces, providing processing by rolling in the screw surfaces of screws with a deep profile and a large step, reducing the weight and size parameters of the equipment used, as well as reducing the cost and auxiliary time for regulation, commissioning, installation, fixing and removing the workpiece, increasing productivity and improving manufacturing quality, ix reliability and accuracy of processing by the use of the device allowing to carry out static and pulsed burnishing.

Поставленная задача решается предлагаемым способом обкатывания наружных винтовых поверхностей на станках, включающим сообщение обрабатываемой заготовке принудительного вращательного движения, а устройству, содержащему корпус с поперечным отверстием и двумя поперечными пазами, два рычага с осями поворота и с деформирующими роликами на конце каждого рычага, а также механизм статического и импульсного нагружения деформирующих роликов, содержащий боек и волновод, выполненные в виде стержней одинакового диаметра, и дополнительный деформирующий ролик, установленный с возможностью приложения к нему нормально к обрабатываемой поверхности статической нагрузки и периодической импульсной нагрузки с помощью бойка и волновода, - продольной и поперечной подачи, причем используют устройство, у которого рычаги выполнены двуплечими угловыми и оси поворота их размещены в поперечных пазах корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и подпружинены, другие плечи двуплечих угловых рычагов соединены общей осью с дополнительным деформирующим роликом, при этом общая ось установлена на свободном конце волновода, а механизм статического и импульсного нагружения деформирующих роликов закреплен с помощью стопорного винта в поперечном отверстии корпуса с возможностью поперечного перемещения при настройке.The problem is solved by the proposed method of rolling in the outer helical surfaces on the machines, including a message to the workpiece for forced rotational movement, and a device containing a body with a transverse hole and two transverse grooves, two levers with rotation axes and with deforming rollers at the end of each lever, as well as a mechanism static and pulsed loading of deforming rollers, containing a firing pin and waveguide, made in the form of rods of the same diameter, and an additional def a rolling roller installed with the possibility of applying to it normally a static load and a periodic impulse load using the striker and waveguide — longitudinal and transverse feeds, moreover, use a device in which the levers are double-arm angled and their rotation axes are placed in the transverse grooves of the housing with the possibility of reciprocating movement and spring-loaded, the other shoulders of the two-shoulder angular levers are connected by a common axis with an additional deforming roller, while I axis is mounted on the free end of the waveguide, and the mechanism of static and pulsed loading deforming rollers is fixed by a set screw in the transverse hole of the housing with the possibility of transverse movement during setup.

Сущность способа поясняется чертежами.The essence of the method is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема настройки и конструкция устройства, реализующего предлагаемый способ, для обкатывания наружных винтовых поверхностей на токарном станке в исходном положении; на фиг.2 - вид слева по А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема обработки и конструкция устройства для обкатывания наружных винтовых поверхностей на токарном станке в конечном рабочем положении.Figure 1 presents the configuration diagram and the design of the device that implements the proposed method for rolling in the outer helical surfaces on a lathe in the initial position; figure 2 is a left view along A in figure 1; figure 3 is a section along BB in figure 1; figure 4 - processing diagram and design of a device for running in the outer helical surfaces on a lathe in the final operating position.

Предлагаемый способ и реализующее его устройство предназначены для статико-импульсного обкатывания винтовых поверхностей с глубоким профилем и большим шагом. При обработке предлагаемым способом заготовке винта 1 сообщают вращательное движение VЗ, а устройству с деформирующими элементами - поперечную SПОП и продольную SПР подачи (см. фиг.1, 4).The proposed method and its implementing device are intended for static-pulse rolling of screw surfaces with a deep profile and a large pitch. When processing the proposed method, the screw blank 1 is informed of a rotational movement V З , and for a device with deforming elements, transverse S POP and longitudinal S PR feed (see figures 1, 4).

Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из корпуса 2, имеющего планку 3, с помощью которой устройство крепят в резцедержателе 3Т (см. фиг.3) на суппорте токарного станка (не показан).A device that implements the proposed method consists of a housing 2 having a strap 3, with which the device is mounted in a tool holder 3 T (see figure 3) on a support lathe (not shown).

На корпусе 2 на осях 4 смонтированы двуплечие угловые рычаги 5, внутренние углы которых обращены навстречу один другому. На плечах рычагов 5, обращенных к зоне обработки, установлены на осях два деформирующих ролика 6, имеющих возможность свободного вращения.On the housing 2 on the axles 4 mounted two-arm angular levers 5, the inner corners of which are facing one another. On the shoulders of the levers 5 facing the treatment area, two deforming rollers 6 are installed on the axes, with the possibility of free rotation.

Противоположные плечи рычагов 5, обращенные к основанию корпуса, соединены единой осью 7, на которой установлен с возможностью свободного вращения дополнительный деформирующий ролик 8, причем ось 7 расположена в плоскости симметрии деформирующих роликов 6.Opposite shoulders of the levers 5, facing the base of the housing, are connected by a single axis 7, on which an additional deformation roller 8 is mounted with free rotation, the axis 7 being located in the plane of symmetry of the deformation rollers 6.

Рабочий виток 8В дополнительного деформирующего ролика 8 наклонен под углом α к плоскости, перпендикулярной к продольной оси заготовки, равный углу подъема резьбы обкатываемой заготовки винта. Аналогичную конструкцию имеют деформирующие ролики 6. Твердость материала обкатывающих роликов выше твердости материала обрабатываемой заготовки.Work turn 8 In the additional deforming roller 8 is inclined at an angle α to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece, equal to the angle of the thread of the screw workpiece being rolled in. The deformation rollers have a similar design. 6. The hardness of the material of the rolling rollers is higher than the hardness of the material of the workpiece.

Таким образом, три деформирующих ролика равномерно размещены по окружности относительно обкатываемой заготовки винта с осевым смещением друг относительно друга, равным P/3, где P - шаг резьбы обкатываемой заготовки винта, мм.Thus, the three deforming rollers are evenly spaced around the circumference relative to the screw blank being rolled in with an axial offset relative to each other equal to P / 3, where P is the thread pitch of the screw blank being rolled in, mm.

Оси 4 рычагов 5 упруго с помощью пружин 9 растяжения установлены с возможностью перемещения в поперечных пазах корпуса 2, выполненных симметрично относительно плоскости, проходящей через ось 7.The axis 4 of the levers 5 elastically with the help of tension springs 9 are installed with the possibility of movement in the transverse grooves of the housing 2, made symmetrically relative to the plane passing through the axis 7.

Механизм 10 статического РСТ и импульсного РИМ нагружения деформирующих роликов закреплен с помощью стопорного винта 11 в поперечном отверстии корпуса 2 с возможностью поперечного перемещения при настройке. Механизм статического и импульсного нагружения деформирующих роликов содержит боек 12 и волновод 13, выполненные в виде стержней одинакового диаметра. В качестве механизма статического и импульсного нагружения деформирующих роликов применяется гидравлический генератор импульсов (не показан) [3, 4].The mechanism 10 of the static PT and pulsed IM loading of the deforming rollers is fixed with a locking screw 11 in the transverse hole of the housing 2 with the possibility of lateral movement during adjustment. The mechanism of static and pulsed loading of the deforming rollers contains the hammer 12 and the waveguide 13, made in the form of rods of the same diameter. As a mechanism of static and pulsed loading of deforming rollers, a hydraulic pulse generator (not shown) is used [3, 4].

На свободном конце волновода 13 с помощью вилки 14 на оси 7 установлен дополнительный деформирующий ролик 8.At the free end of the waveguide 13 using a fork 14 on the axis 7 is installed an additional deforming roller 8.

Устройство, реализующее предлагаемый способ и предназначенное для обкатывания наружных винтовых поверхностей, работает в двух режимах:A device that implements the proposed method and is designed to run in the outer helical surfaces, operates in two modes:

- в режиме статического нагружения деформирующих роликов;- in the mode of static loading of deforming rollers;

- в режиме статико-импульсного обкатывания.- in the mode of static-pulse rolling.

Для работы в режиме статического нагружения устройство устанавливается, например, на токарном станке и работает следующим образом.To work in the mode of static loading, the device is installed, for example, on a lathe and works as follows.

Обрабатываемую заготовку 1 устанавливают в токарном патроне, а устройство планкой 3 - в резцедержателе токарного станка. В исходном положении устройства (см. фиг.1) оси 4 рычагов 5 под действием пружин 9 поджаты к наружным торцам поперечных (перпендикулярных направлению подачи SПР) пазов корпуса, при этом двуплечие угловые рычаги 5 находятся в разведенном состоянии. Пружины 9 выбираются жесткостью, достаточной для указанного разведения рычагов 5 в нерабочем положении устройства. При этом зазор между наружным диаметром рабочих витков деформирующих роликов превышает наружный диаметр обкатываемой резьбы заготовки на 0,3-0,5 мм.The workpiece 1 is installed in a turning chuck, and the device with a strap 3 - in the tool holder of a lathe. In the initial position of the device (see figure 1), the axis 4 of the levers 5 under the action of the springs 9 are pressed against the outer ends of the transverse (perpendicular to the direction of supply S PR ) grooves of the housing, while the two-arm angular levers 5 are in a diluted state. The springs 9 are selected with a rigidity sufficient for the specified breeding of the levers 5 in the inoperative position of the device. In this case, the gap between the outer diameter of the working turns of the deforming rollers exceeds the outer diameter of the workpiece thread being rolled by 0.3-0.5 mm.

Затем обрабатываемой заготовке сообщают вращательное движение VЗ, а устройству - движение поперечной подачи SПОП с возможностью обеспечения определенного тарированного усилия РСТ, создаваемого гидроприводом механизма статического и импульсного нагружения (не показан) [3, 4], и одновременно - движение продольной подачи SПР, согласованное с частотой вращения заготовки, т.е. продольное перемещение суппорта с устройством устанавливают равным P мм - шагу обкатываемой резьбы на один оборот заготовки.Then the rotary motion V З is reported to the workpiece, and the transverse feed movement S POP is provided to the device with the possibility of providing a certain tared force P ST created by the hydraulic drive of the static and pulsed loading mechanism (not shown) [3, 4], and at the same time, the longitudinal feed motion S PR , consistent with the rotation speed of the workpiece, i.e. the longitudinal movement of the caliper with the device is set equal to P mm - the step of the thread being rolled by one revolution of the workpiece.

При движении инструмента в указанном направлении PСТ его дополнительный деформирующий ролик 8 начинает взаимодействовать с обрабатываемой поверхностью заготовки, перемещаясь влево относительно корпуса. Это приводит к перемещению (сближению) осей 4 в поперечных пазах корпуса, растягиванию пружин 9 и повороту рычагов 5. При дальнейшем перемещении корпуса с подачей SПОП во взаимодействие с обрабатываемой поверхностью заготовки вступают деформирующие ролики 6, осуществляя обкатывание винтовой поверхности. По достижении заданного усилия обкатывания PСТ движение поперечной подачи SПОП прекращают и обработку производят только с продольной подачей.When the tool moves in the indicated direction P ST, its additional deforming roller 8 begins to interact with the workpiece surface being machined, moving to the left relative to the body. This leads to the displacement (rapprochement) of the axes 4 in the transverse grooves of the casing, the extension of the springs 9 and the rotation of the levers 5. With further movement of the casing with the feed S POP , deforming rollers 6 interact with the workpiece surface, rolling around the helical surface. Upon reaching a predetermined breaking-in force P ST, the movement of the transverse feed S POP is stopped and processing is carried out only with a longitudinal feed.

Поскольку твердость материала обрабатывающих роликов превышает твердость материала обрабатываемой резьбовой поверхности заготовки, материал ее в местах контакта пластически деформируется и упрочняется.Since the hardness of the material of the processing rollers exceeds the hardness of the material of the machined threaded surface of the workpiece, its material at the contact points is plastically deformed and hardened.

Для работы в режиме статико-импульсного обкатывания устройство также устанавливается, например, на токарном станке и работает следующим образом.To work in the mode of static-pulse rolling, the device is also installed, for example, on a lathe and works as follows.

Статико-импульсное обкатывание осуществляется посредством статического нагружения и плюс ударное воздействие на деформирующие ролики. Импульсное воздействие осуществляется за счет удара бойка гидравлического генератора импульсов (не показан) по торцу волновода, на котором смонтирован дополнительный деформирующий ролик, связанный рычагами с деформирующими роликами 6. Энергия удара бойка передается дополнительному деформирующему ролику, который непосредственно установлен на волноводе. Поэтому при ударе дополнительный деформирующий ролик смещается в радиальном направлении к центральной оси заготовки. Деформирующие ролики 6 будут воспринимать энергию удара бойка частично, из-за того что часть ее будет поглощаться пружинами 9. При этом во время удара деформирующие ролики 6 не будут воздействовать на заготовку потому, что рычаги совершат поворот на некоторый угол относительно осей 4, удаляясь от заготовки, и только по окончании действия удара и возврата дополнительного деформирующего ролика и рычагов в исходное положение ролики 6 с некоторым сдвигом во времени будут оказывать деформирующее действие на заготовку.Static-pulse rolling is carried out by means of static loading and plus impact on deforming rollers. Impulse action is carried out due to the impact of the striker of the hydraulic pulse generator (not shown) at the end of the waveguide, on which an additional deformation roller is mounted, connected by levers to the deformation rollers 6. The impact energy of the striker is transmitted to the additional deformation roller, which is directly mounted on the waveguide. Therefore, upon impact, the additional deformation roller is shifted in the radial direction to the central axis of the workpiece. The deforming rollers 6 will partially absorb the energy of the impact of the striker, due to the fact that part of it will be absorbed by the springs 9. At the same time, the deforming rollers 6 will not affect the workpiece because the levers rotate by an angle relative to the axes 4, moving away from the workpiece, and only at the end of the impact and the return of the additional deforming roller and levers to their original position, the rollers 6 with a certain time shift will have a deforming effect on the workpiece.

После прекращения действия энергии удара на дополнительный деформирующий ролик он перемещается в поперечном направлении и возвращается под действием пружин 9 в первоначальное положение, при этом деформирующие ролики 6 совершат деформирующий удар с некоторым сдвигом во времени, возвращаясь в исходные положения.After the termination of the impact energy of the impact on the additional deforming roller, it moves in the transverse direction and returns under the action of the springs 9 to its original position, while the deforming rollers 6 make a deforming impact with a certain time shift, returning to their original positions.

Таким образом, за один удар бойка по волноводу деформирующие ролики совершат одно вибродвижение в радиальном направлении.Thus, in one hit of the striker on the waveguide, the deforming rollers perform one vibrational movement in the radial direction.

В результате удара бойка по торцу волновода в бойке и волноводе возникают ударные и противоположно направленные импульсы одинаковой амплитуды и продолжительности, каждый из которых будет воздействовать через три деформирующих ролика на обрабатываемую поверхность с цикличностью, равной двойной продолжительности импульсов. Дойдя до обрабатываемой поверхности, ударный импульс распределяется на проходящий и отражающий. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы деформации.As a result of the impact of the striker on the end of the waveguide in the striker and waveguide, shock and oppositely directed pulses of the same amplitude and duration arise, each of which will act through three deforming rollers on the surface to be treated with a cycle equal to double the duration of the pulses. Having reached the surface to be treated, the shock pulse is distributed on the passing and reflecting. The passing pulse forms the dynamic component of the strain force.

При действии на деформирующие ролики только статической нагрузки PСТ внедрение их в обрабатываемую поверхность происходит на меньшую величину, и след инструмента на обрабатываемой поверхности имеет минимальные размеры, при импульсной нагрузки РИМ внедрение деформирующих роликов в обрабатываемую поверхность происходит на большую величину, и след деформирующих роликов на обрабатываемой поверхности имеет максимальные размеры.When only static loads P ST are applied to the deforming rollers, their introduction into the surface to be machined occurs at a smaller value, and the tool track on the surface to be machined has minimal dimensions, with a pulsed load P IM, the introduction of deforming rollers into the surface to be machined is large, and the track of deforming rollers on the treated surface has maximum dimensions.

По окончании обкатывания отпускают стопорный винт 11 и устройство отводят в исходное положение.At the end of the rolling release the locking screw 11 and the device is returned to its original position.

Предлагаемый способ и устройство обеспечивает возможность упрочнения при полном уравновешивании усилий накатывания нежестких заготовок винтов при консольном их закреплении, а также тонкостенных заготовок, при этом повышается надежность и точность обработки.The proposed method and device provides the possibility of hardening with full balancing of the rolling forces of non-rigid blanks of screws during cantilever fastening, as well as thin-walled blanks, while increasing the reliability and accuracy of processing.

Предлагаемый способ позволяет обкатывать наружные винтовые поверхности в двух режимах: в режиме постоянного статического нагружения деформирующих роликов за счет гидропривода, когда не работает гидравлический генератор импульсов и в режиме статико-импульсного обкатывания.The proposed method allows to run in the outer screw surfaces in two modes: in the mode of constant static loading of the deforming rollers due to the hydraulic drive, when the hydraulic pulse generator does not work and in the mode of static-pulse rolling.

Предлагаемый способ статико-импульсного обкатывания расширяет технологические возможности ППД и позволяет осуществить оптимальный подбор параметров упрочняющей обработки винтовой поверхности.The proposed method of static-pulse rolling expands the technological capabilities of PPD and allows for the optimal selection of the parameters of hardening treatment of a helical surface.

Рычаги 5 имеют возможность качаться относительно своих осей 4 и позволяют каждому деформирующему ролику постоянно находиться в контакте с обрабатываемой винтовой поверхностью, а также иметь стабильную распределенную нагрузку на каждый из роликов, независимо от их местоположения на винтовой поверхности.The levers 5 are able to swing relative to their axles 4 and allow each deforming roller to be constantly in contact with the machined screw surface, as well as have a stable distributed load on each of the rollers, regardless of their location on the screw surface.

Скорость вращения заготовки VЗ задают в зависимости от требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки, оборудования. Обычно скорость составляет 3…12 м/мин.The speed of rotation of the workpiece V Z set depending on the required performance, design features of the workpiece, equipment. Usually the speed is 3 ... 12 m / min.

Достоинствами предлагаемого способа являются: уменьшение погрешности предшествующей обработки; многоэлементность устройства позволяет осуществить многопроходность обработки, за счет чего достигается более высокое качество обработки; позволяет разгрузить узлы станка от одностороннего приложения усилия и обрабатывать нежесткие (нежесткими считаются детали типа валов с соотношением длины к диаметру более десяти, [5]) винты; образование определенной макро- и микрогеометрической формы обработанной поверхности, уменьшение параметра шероховатости - сглаживание поверхности, изменение структуры материала за счет поверхностного наклепа и создание определенного напряженного состояния - все это благоприятно действует на износостойкость.The advantages of the proposed method are: reducing the error of the previous processing; multi-element device allows for multi-pass processing, due to which a higher quality of processing is achieved; allows you to unload the machine components from a one-sided application of force and handle non-rigid (non-rigid parts such as shafts with a length to diameter ratio of more than ten, [5]) are considered screws; the formation of a certain macro- and microgeometric shape of the treated surface, a decrease in the roughness parameter — smoothing of the surface, a change in the structure of the material due to surface hardening, and the creation of a certain stress state — all this favorably affects the wear resistance.

Периодическую импульсную нагрузку РИМ осуществляют посредством удара бойка гидравлического генератора импульсов (не показан) по торцу волновода, на котором смонтирован дополнительный деформирующий ролик, связанный рычагами с деформирующими роликами 6. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы деформации, которая интенсифицирует процесс поверхностного пластического деформирования и упрочняет поверхностный слой обрабатываемой винтовой поверхности. Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами инструмента.A periodic impulse load P ИМ is carried out by hitting a striker of a hydraulic pulse generator (not shown) on the end of the waveguide, on which an additional deformation roller is mounted, connected by levers with deformation rollers 6. The transmitted pulse forms a dynamic component of the deformation force, which intensifies the process of surface plastic deformation and strengthens surface layer of the machined helical surface. The ability to rationally use the energy of shock waves is determined by the size of the instrument.

Пример. При промышленных испытаниях заготовки - винт из стали 40Х с резьбой упорной S80×10-7h ГОСТ 10177-82, имеющей предварительно нарезанный с помощью вихревой головки профиль резьбы, устанавливали в центрах на станке 16К20, а устройство для обкатывания - на суппорте. Заготовки сообщали вращательное движение VЗ=12 м/мин, а устройству - продольную подачу SПР=10 мм/об.Example. In industrial testing of a workpiece, a screw made of steel 40X with a threaded resistant thread S80 × 10-7h GOST 10177-82, having a thread profile previously cut with a vortex head, was installed in the centers on the 16K20 machine, and the rolling device was installed on the support. The workpieces reported a rotational movement V З = 12 m / min, and the device - a longitudinal feed S PR = 10 mm / rev.

В механизме статического и импульсного нагружения деформирующих роликов использовался гидравлический генератор импульсов [3, 4] с энергией ударов А=250 Дж, максимальной частотой f=960 мин-1 и КПД=0,74. Значения технологических факторов (частоты ударов, радиусы деформирующих роликов, величина частоты вращения заготовки) 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.The mechanism of static and pulsed loading of the deforming rollers used a hydraulic pulse generator [3, 4] with impact energy A = 250 J, maximum frequency f = 960 min -1 and efficiency = 0.74. The values of technological factors (impact frequencies, radii of deforming rollers, the value of the workpiece rotation frequency) were chosen in such a way as to provide a 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.

Величина силы статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности и ударно-импульсной нагрузки составляла PСТ≥25…40 кН; PИМ=255…400 кН. Глубина упрочненного статико-импульсной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном упрочнении. Упрочненный слой при традиционной статической обработке формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым способом аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии. При близких степенях упрочнения поверхностного слоя величина статической составляющей нагрузки в предлагаемой статико-импульсной обработке значительно меньше.The value of the force of static preloading of the tool to the work surface and impact-pulse load was P ST ≥25 ... 40 kN; P MI = 255 ... 400 kN. The depth of the hardened layer by static-pulse processing is 3 ... 4 times higher than with traditional hardening. The hardened layer during traditional static processing is formed under long-term action of large static forces. The proposed method, a similar depth of the hardened layer is achieved as a result of a short-term impact on the deformation zone of a prolonged energy pulse. At close degrees of hardening of the surface layer, the magnitude of the static component of the load in the proposed static-pulse processing is much less.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя статико-импульсной 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 1,2…1,4 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией поверхностного пластического деформирования.Studies of the stress state of the hardened surface layer by static-pulse treatment showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the mating parts of mechanisms and machines. 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 1.2 ... 1.4 times greater than the depth of the riveted layer, which is consistent with the theory of surface plastic deformation.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемым способом предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 4 раза.The ultimate roughness value achieved during processing by the proposed method is R a = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by 4 times is possible.

Испытаниями установлено, что производительность процесса повышается в 1,8…2 раза по сравнению с обкатыванием резьбы традиционным способом, например одним роликом, размеры резьбы стабильны и соответствуют требуемому квалитету точности, стойкость инструмента повышается в 2,5…3 раза, высота шероховатости резьбовой поверхности уменьшается на 1…2 класса.By tests it was found that the productivity of the process increases by 1.8 ... 2 times compared to rolling the thread in the traditional way, for example with one roller, the thread dimensions are stable and correspond to the required accuracy level, the tool resistance is increased by 2.5 ... 3 times, the surface roughness of the thread surface decreases by 1 ... 2 classes.

Себестоимость изготовления оснастки снизилась в два раза.The cost of manufacturing equipment decreased by half.

Импульсные нагрузки, создаваемые предлагаемым способом, благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Наложение колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на деформирующие элементы инструмента, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Импульсные нагрузки способствуют лучшему проникновению смазки в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность инструмента периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях импульсных нагрузок резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия смазки вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.Impulse loads created by the proposed method, favorably affect the working conditions of the tool. The imposition of oscillatory motion leads to a more uniform distribution of the load on the deforming elements of the tool, causes additional cyclic movements of the contact surfaces of the tool and the workpiece, facilitates the formation of a hardened surface. Impulse loads contribute to better penetration of the lubricant into the treatment area. When vibration is applied, the deforming surface of the tool periodically “rests”, which helps to increase its resistance. Processing under pulsed loads dramatically increases the efficiency of the cooling, dispersing and plasticizing action of the lubricant due to the facilitation of its access to the contact zone between the tool and the workpiece.

Для реализации предлагаемого способа используется устройство не сложное по конструкции и надежное в эксплуатации, а способ обкатывания винтовых поверхностей устройством отличается простотой. Получаемые на поверхности упрочняемой заготовки структуры слоев обладают повышенной твердостью, а соответственно, износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению.To implement the proposed method, a device is used that is not complicated in design and reliable in operation, and the method of rolling in screw surfaces with a device is simple. The layer structures obtained on the surface of the hardened billet have increased hardness and, accordingly, wear resistance and resistance to fatigue failure.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить производительность обработки в 1,5…2,0 раза, сократить вспомогательное время на регулирование, наладку, установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки и обеспечить высокую точность.Using the proposed method allows to increase processing productivity by 1.5 ... 2.0 times, to reduce the auxiliary time for regulation, adjustment, installation, fixing and removal of the workpiece and to ensure high accuracy.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2337806. С1. МПК B24B 39/04. Способ статико-импульсного обкатывания винтов. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Сотников В.И., Самойлов Н.Н., Жирков А.А., Селеменев М.Ф. Заявка №2007105314/02. 12.02.07; 10.11.2008. Бюл. №31.1. RF patent 2337806. C1. IPC B24B 39/04. The method of static-pulse rolling of screws. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Sotnikov V.I., Samoilov N.N., Zhirkov A.A., Selemenev M.F. Application No. 2007105314/02. 02/12/07; 11/10/2008. Bull. No. 31.

2. Патент РФ 2337807. С1. МПК B24B 39/04. Устройство для статико-импульсного обкатывания винтов. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Самойлов Н.Н., Иножарский В.В., Романенко М.В., Селеменев М.Ф. Заявка №2007105382/02. 12.02.07; 10.11.2008. Бюл. №31 - прототип.2. RF patent 2337807. C1. IPC B24B 39/04. Device for static-pulse rolling of screws. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Samoilov N.N., Inozharsky V.V., Romanenko M.V., Selemenev M.F. Application No. 2007105382/02. 02/12/07; 11/10/2008. Bull. No. 31 is a prototype.

3. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.3. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.

4. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. №34.4. RF patent 2090342. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Water hammer device for processing parts by surface plastic deformation. 1997. Bull. Number 34.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. T.1 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С.224…227.5. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.1 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1986. S. 224 ... 227.

Claims (1)

Способ обкатывания наружных винтовых поверхностей на станках, включающий сообщение обрабатываемой заготовке принудительного вращательного движения и продольной и поперечной подачи устройству для обкатывания, содержащему корпус с поперечным отверстием и двумя поперечными пазами, два рычага с осями поворота и с деформирующими роликами на конце каждого рычага, а также механизм статического и импульсного нагружения деформирующих роликов, включающий боек и волновод, выполненные в виде стержней одинакового диаметра, и дополнительный деформирующий ролик, установленный с возможностью приложения к нему нормально к обрабатываемой поверхности статической нагрузки и периодической импульсной нагрузки с помощью бойка и волновода, отличающийся тем, что используют устройство для обкатывания, рычаги которого выполняют двуплечими угловыми, оси поворота размещают в поперечных пазах корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и подпружинивают, при этом плечи двуплечих угловых рычагов соединяют общей осью с дополнительным деформирующим роликом, а общую ось устанавливают на свободном конце волновода, причем механизм статического и импульсного нагружения деформирующих роликов закрепляют с помощью стопорного винта в поперечном отверстии корпуса с возможностью поперечного перемещения при настройке. A method of rolling in external screw surfaces on machines, comprising communicating a workpiece with forced rotational movement and longitudinal and transverse feed to a rolling device comprising a body with a transverse hole and two transverse grooves, two levers with pivot axes and with deforming rollers at the end of each lever, and the mechanism of static and pulsed loading of the deforming rollers, including the firing pin and waveguide, made in the form of rods of the same diameter, and an additional def a forming roller installed with the possibility of applying to it normally a static load and a periodic impulse load using the striker and waveguide, characterized in that a rolling device is used, the levers of which are double-arm angled, the rotation axes are placed in the transverse grooves of the housing with the possibility of return - translational movement and spring, while the shoulders of the two-shoulder angular levers are connected by a common axis with an additional deforming roller, and the common axis of the mouth pressed on the free end of the waveguide, and the mechanism of static and pulsed loading of the deforming rollers is fixed with a locking screw in the transverse hole of the housing with the possibility of lateral movement during adjustment.
RU2010138592/02A 2010-09-17 2010-09-17 Method of rolling outer helical surfaces RU2447983C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138592/02A RU2447983C1 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Method of rolling outer helical surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138592/02A RU2447983C1 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Method of rolling outer helical surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2447983C1 true RU2447983C1 (en) 2012-04-20

Family

ID=46032580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010138592/02A RU2447983C1 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Method of rolling outer helical surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2447983C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103722343A (en) * 2014-01-24 2014-04-16 宁波市精恒凯翔机械有限公司 Three-point outer circle rolling cutter
RU2817610C1 (en) * 2023-08-11 2024-04-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Device for shafts rolling on lathe

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU342716A1 (en) * А. В. Соколов , В. Б. Божуков TANGENTIAL CARVING HEAD
SU1031719A1 (en) * 1982-04-19 1983-07-30 Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР Apparatus for working helical surfaces by rolling
RU2337807C1 (en) * 2007-02-12 2008-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Device for static-pulse rolling of screws

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU342716A1 (en) * А. В. Соколов , В. Б. Божуков TANGENTIAL CARVING HEAD
SU1031719A1 (en) * 1982-04-19 1983-07-30 Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР Apparatus for working helical surfaces by rolling
RU2337807C1 (en) * 2007-02-12 2008-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Device for static-pulse rolling of screws

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103722343A (en) * 2014-01-24 2014-04-16 宁波市精恒凯翔机械有限公司 Three-point outer circle rolling cutter
CN103722343B (en) * 2014-01-24 2015-12-09 宁波市精恒凯翔机械有限公司 A kind of 3 cylindrical rolling depression cutters
RU2817610C1 (en) * 2023-08-11 2024-04-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Device for shafts rolling on lathe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2447983C1 (en) Method of rolling outer helical surfaces
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2447964C1 (en) Device for rolling outer helical surfaces
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing
RU2337806C1 (en) Static-pulse method for rolling screws
RU2347664C1 (en) Method for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2367563C1 (en) Springing hardening attachment
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2286240C1 (en) Method of surface plastic deformation
RU2287425C1 (en) Method of static-pulse surface plastic deformation
RU2347666C1 (en) Method of static-impulse rolling
RU2287424C1 (en) Device for static-pulse surface plastic deformation by rotating tool
RU2285601C1 (en) Apparatus for static-pulse expanding of internal grooves
RU2283746C1 (en) Device for surface plastic deformation
RU2279961C1 (en) Device for restoration of metal inner surfaces by static pulse rolling
RU2347665C1 (en) Device for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2280551C1 (en) Method of static-pulse reeling of internal grooves
RU2361717C1 (en) Device for static-impulse surface strengthening of spherical surfaces
RU2354530C1 (en) Method of rotor strengthening of complex contoured surface
RU2366559C1 (en) Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening
RU2361716C1 (en) Method for static-impulse surface strengthening of spherical surfaces

Legal Events

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

Effective date: 20120918