RU2469834C1 - Formation method of outside splines by surface plastic deformation - Google Patents
Formation method of outside splines by surface plastic deformation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469834C1 RU2469834C1 RU2011122309/02A RU2011122309A RU2469834C1 RU 2469834 C1 RU2469834 C1 RU 2469834C1 RU 2011122309/02 A RU2011122309/02 A RU 2011122309/02A RU 2011122309 A RU2011122309 A RU 2011122309A RU 2469834 C1 RU2469834 C1 RU 2469834C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- hydraulic cylinder
- matrix
- static load
- waveguide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам дорнования, калибрования, деформирующего протягивания и упрочнения металлических наружных сложнопрофильных поверхностей деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием со статико-импульсным нагружением заготовки и деформирующего инструмента.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods of burnishing, calibration, deformation pulling and hardening of metal outer complex surfaces of parts made of steels and alloys by surface plastic deformation with static-pulse loading of the workpiece and deforming tool.
Известен способ изготовления заготовок деталей типа фасонных, шлицевых втулок прямым выдавливанием профилей в процессе обжатия на шлицевой мастер-оправке либо раздачи гладкой цилиндрической поверхности полых заготовок в шлицевой мастер-обойме [1].A known method of manufacturing blanks of parts such as shaped, spline bushings by direct extrusion of profiles during compression on a slotted master mandrel or distribution of a smooth cylindrical surface of hollow blanks in a slotted master clip [1].
Известный способ отличается ограниченными технологическими возможностями, недостаточно большим натягом, незначительной глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой внутренней поверхности, низким КПД и большой энергоемкостью оборудования, а также повышенной металлоемкостью (на 20…40%), высокой трудоемкостью (в 2…3 раза) изготовления, невысокой точностью и прямолинейностью обрабатываемых поверхностей.The known method is characterized by limited technological capabilities, insufficient tightness, insignificant depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the machined inner surface, low efficiency and high energy intensity of the equipment, as well as increased metal consumption (20 ... 40%), high labor intensity (2 ... 3 times) manufacturing, low accuracy and straightness of the treated surfaces.
Известен способ статико-импульсного дорнования отверстий методом протягивания, включающий приложение к деформирующему инструменту статической нагрузки с натягом вдоль обрабатываемой поверхности, при этом прикладывают к деформирующему инструменту с помощью бойка и волновода периодическую импульсную нагрузку, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов, используют волновод в виде ступенчатого стержня со ступенями малого и максимального диаметров и боек в виде втулки, охватывающей ступень малого диаметра ступенчатого стержня, скользящей вдоль продольной оси последнего, и имеющей площадь поперечного сечения, одинаковую с площадью поперечного сечения ступени максимального диаметра ступенчатого стержня, при этом отношение длины втулки к длине ступени максимального диаметра ступенчатого стержня выбирают равным единице [2, 3].A known method of static-pulse burnishing of holes by the pulling method, which includes applying a static load to the deforming tool with an interference fit along the surface to be machined, applying a periodic pulsed load generated by a hydraulic pulse generator to the deforming tool using a pulse generator, uses a waveguide in the form of a stepped rod with steps of small and maximum diameters and strikers in the form of a sleeve covering a step of small diameter of a stepped eraser nya, sliding along the longitudinal axis of the latter, and having a cross-sectional area, with the same cross-sectional area stepwise stage maximum diameter of the rod, wherein the ratio of the bushing length to the maximum diameter of the stepped stage rod is selected equal to one [2, 3].
Известный способ отличается ограниченными технологическими возможностями, недостаточно большим натягом, незначительной глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой внутренней поверхности, низким КПД и большой энергоемкостью оборудования, а также повышенной металлоемкостью (на 20…40%), высокой трудоемкостью (в 2…3 раза) изготовления, невысокой точностью и прямолинейностью обрабатываемых поверхностей.The known method is characterized by limited technological capabilities, insufficient tightness, insignificant depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the machined inner surface, low efficiency and high energy intensity of the equipment, as well as increased metal consumption (20 ... 40%), high labor intensity (2 ... 3 times) manufacturing, low accuracy and straightness of the treated surfaces.
Известен способ статико-импульсной обработки винтов на станках, включающий установку неподвижного деформирующего элемента, приложение к заготовке статической нагрузки и сообщение ей продольной подачи, при этом используют деформирующий элемент в виде кольца, охватывающего заготовку, жестко закрепленного в опорной плите станка, и выполненный с профилем внутренней поверхности, соответствующим профилю впадины обрабатываемой заготовки винта, заготовку устанавливают с возможностью ее свободного вращения относительно продольной оси и эксцентрически смещают посредством четырехкулачкового патрона, закрепленного на оправке и размещенного между заготовкой и волноводом, при этом к последнему прикладывают периодическую импульсную нагрузку посредством бойка, расположенного в гидроцилиндре, питаемого гидравлическим генератором импульсов, причем волновод и боек выполнены в виде стержней одинакового диаметра [4].A known method of static-pulse processing of screws on machines, including installing a stationary deforming element, applying a static load to the workpiece and informing it of a longitudinal feed, using a deforming element in the form of a ring covering the workpiece, rigidly fixed in the base plate of the machine, and made with a profile the inner surface corresponding to the profile of the depression of the workpiece of the screw, the workpiece is installed with the possibility of its free rotation relative to the longitudinal axis and are centrically displaced by means of a four-jaw chuck mounted on a mandrel and placed between the workpiece and the waveguide, while a periodic impulse load is applied to the latter by means of a hammer located in the hydraulic cylinder, fed by a hydraulic pulse generator, and the waveguide and hammer are made in the form of rods of the same diameter [4].
Известный способ отличается ограниченными технологическими возможностями, недостаточно большим натягом, незначительной глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой внутренней поверхности, низким КПД и большой энергоемкостью оборудования, а также повышенной металлоемкостью (на 20…40%), высокой трудоемкостью (в 2…3 раза) изготовления, невысокой точностью и прямолинейностью обрабатываемых поверхностей, при этом большие металлоемкие элементы конструкции в виде оправки и четырехкулачкового патрона, подвергаемые ударным знакопеременным нагрузкам, вызывают автоколебания и ведут к быстрому износу и поломке.The known method is characterized by limited technological capabilities, insufficient tightness, insignificant depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the machined inner surface, low efficiency and high energy intensity of the equipment, as well as increased metal consumption (20 ... 40%), high labor intensity (2 ... 3 times) manufacturing, low accuracy and straightness of the machined surfaces, while large metal-intensive structural elements in the form of a mandrel and four-jaw chuck and subjected to alternating shock loads, cause self-oscillations and lead to rapid wear and tear.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей поверхностного пластического деформирования за счет применения статической нагрузки для обеспечения продольной подачи заготовки и импульсной нагрузки на пластическое деформирование множеством деформирующих элементов - роликов, вызывающих окружные и радиальные сжимающие напряжения, позволяющие значительно увеличить глубину упрочненного слоя, повысить степень упрочнения и снизить высоту микронеровностей сложнопрофильной обрабатываемой поверхности, а также увеличение производительности, КПД и снижение энергоемкости процесса.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of surface plastic deformation by applying a static load to provide longitudinal feed of the workpiece and impulse load on plastic deformation by a variety of deforming elements - rollers, causing circumferential and radial compressive stresses, which can significantly increase the depth of the hardened layer, increase the degree of hardening and reduce the height of microroughnesses of a complex-profile machined surface, as well as lichenie performance, efficiency, and power consumption reduction process.
Поставленная задача решается предлагаемым способом формообразования наружных шлицев поверхностным пластическим деформированием, включающим установку деформирующих элементов, приложение к заготовке статической нагрузки и сообщение ей продольной подачи, осуществляемой гидроцилиндром статической нагрузки, и приложение к деформирующим элементам периодической импульсной нагрузки, реализуемой ударом бойка по волноводу, расположенных в гидроцилиндре периодической импульсной нагрузки, действующим от гидравлического генератора импульсов, при этом гидроцилиндр периодической импульсной нагрузки располагают подвижно на штоке гидроцилиндра статической нагрузки и снабжают волноводом и бойком в виде втулок с возможностью их продольного перемещения на упомянутом штоке, при этом деформирующие элементы выполняют в виде роликов, высота которых равна ширине шлицевого паза обрабатываемой заготовки, и устанавливают в радиальных пазах матрицы с возможностью радиально-возвратного перекатывания при продольном перемещении пуансона, контактирующего внутренней конической поверхностью с деформирующими элементами и охватывающего матрицу, причем пуансон жестко соединяют с волноводом и соосно устанавливают в отверстии бандажа на винтовых цилиндрических пружинах сжатия на основании и упомянутой матрице, кроме того, шток оснащают захватным устройством для удерживания обрабатываемой заготовки, а поверхность отверстия матрицы на ширине hk является калибрующим пояском.The problem is solved by the proposed method of forming the outer slots by surface plastic deformation, including the installation of deforming elements, applying a static load to the workpiece and informing it of the longitudinal feed carried out by the hydraulic cylinder with a static load, and applying to the deforming elements a periodic impulse load realized by striking the waveguide located in hydraulic cylinder of periodic impulse load acting from a hydraulic generator of impulses ow, while the cylinder of the periodic pulsed load is movably mounted on the rod of the cylinder of the static load and is equipped with a waveguide and a striker in the form of bushings with the possibility of their longitudinal movement on the said rod, while the deforming elements are made in the form of rollers whose height is equal to the width of the slotted groove of the workpiece, and installed in the radial grooves of the matrix with the possibility of radially return rolling during longitudinal movement of the punch in contact with the inner conical surface surface with deforming elements and covering the matrix, and the punch is rigidly connected to the waveguide and coaxially mounted in the hole of the bandage on coil compression cylindrical springs on the base and said matrix, in addition, the rod is equipped with a gripping device to hold the workpiece, and the surface of the matrix hole is of width h k is a gauge belt.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами.The essence of the proposed method is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена схема формообразования наружных шлицев поверхностным пластическим деформированием с импульсным нагружением деформирующих элементов, положение штока с заготовкой над деформирующими элементами перед началом обработки, положение заготовки под деформирующими элементами - конец обработки, тонкими линиями показано положение в конце рабочего хода; на фиг.2 - поперечное сечение заготовки шлицевого вала, для обработки которого предназначен предлагаемый способ; на фиг.3 - схема формообразования наружных шлицев предлагаемым способом, положение пуансона и деформирующих роликов в конце удара, где деформирующие ролики под действием импульсной нагрузки максимально внедрены в заготовку (вид слева от осевой линии) и положение пуансона и деформирующих роликов в свободном, безударном состоянии (справа от осевой линии), заготовка условно обработана не полностью, продольное сечение Б-Б на фиг.5; на фиг.4 - продольное сечение Б-Б на фиг.5, положение пуансона и деформирующих роликов в конце удара; на фиг.5 - поперечное сечение А-А на фиг.3, деформирующие элементы в рабочем положении и расположены на минимальном диаметре d шлицевой поверхности заготовки; на фиг.6 - продольное сечение В-В на фиг.5, положение пуансона и деформирующих роликов в конце удара (вид слева от осевой линии) и положение пуансона и деформирующих роликов в свободном, безударном состоянии (справа от осевой линии), заготовка условно обработана полностью; на фиг.7 - совмещенный чертеж общего вида (вид справа от осевой линии, положение пуансона и деформирующих роликов в конце удара) с продольным сечением (вид слева от осевой линии, положение пуансона и деформирующих роликов в конце удара); на фиг.8 - общий вид устройства, положение пуансона до удара (слева от осевой линии) и положение пуансона в конце удара (справа от осевой линии); на фиг.9 - элемент Г на фиг.5, где показаны окружные и радиальные сжимающие напряжения, возникающие в обработанной заготовке.Figure 1 shows a diagram of the formation of external slots by surface plastic deformation with impulse loading of deforming elements, the position of the rod with the workpiece above the deforming elements before processing, the position of the workpiece under the deforming elements is the end of processing, thin lines show the position at the end of the working stroke; figure 2 is a cross section of the workpiece spline shaft, for processing which the proposed method is intended; figure 3 is a diagram of the formation of the outer slots of the proposed method, the position of the punch and the deforming rollers at the end of the impact, where the deforming rollers under the influence of the impulse load are maximally embedded in the workpiece (view to the left of the center line) and the position of the punch and deforming rollers in a free, unshocked state (to the right of the center line), the workpiece is conditionally not fully processed, the longitudinal section BB in figure 5; figure 4 is a longitudinal section bB in figure 5, the position of the punch and the deforming rollers at the end of the impact; figure 5 is a cross section aa in figure 3, the deforming elements in the working position and are located on the minimum diameter d of the spline surface of the workpiece; figure 6 is a longitudinal section bb in figure 5, the position of the punch and the deforming rollers at the end of the impact (view to the left of the center line) and the position of the punch and deforming rollers in a free, unshocked state (to the right of the center line), the workpiece is conditionally fully processed; 7 is a combined drawing of a General view (view to the right of the center line, the position of the punch and the deforming rollers at the end of the impact) with a longitudinal section (view to the left of the center line, the position of the punch and the deforming rollers at the end of the impact); on Fig - General view of the device, the position of the punch before the impact (to the left of the center line) and the position of the punch at the end of the impact (to the right of the center line); in Fig.9 - element G in Fig.5, which shows the circumferential and radial compressive stresses occurring in the processed workpiece.
Предлагаемый способ предназначен для формообразования наружных шлицев 1 заготовки 2 шлицевого вала поверхностным пластическим деформированием (ППД). Обрабатываемую заготовку 2 шлицевого вала с подачей SЗАГ пропускают через матрицу 3 с деформирующими элементами 4. На фиг.2 показано поперечное сечение шлицевого вала, обработанного предлагаемым способом и имеющего прямобочные шлицы, номинальные размеры которого, например, равны: z×d×D=8×63×68; b=12 мм, и выполнены по ГОСТ 1139-58, при этом заготовка перед обработкой имела диаметр DЗАГ≈(d+D)/2≈65,5 мм.The proposed method is intended for shaping the outer slots 1 of the
В состав устройства, реализующего предлагаемый способ, входят: гидроцилиндр 5, поршень 6 и шток 7, выполненные с возможностью приложения к обрабатываемой заготовке статической нагрузки РСТ и подачи SЗАГ. Для удерживания обрабатываемой заготовки шток 7 оснащают захватным устройством 8. Захватное устройство может быть выполнено, например, в виде цанговой втулки, которой удобно захватывать заготовку шлицевого вала 2 за хвостовую часть 2Х.The composition of the device that implements the proposed method includes: hydraulic cylinder 5, piston 6 and rod 7, made with the possibility of applying to the workpiece a static load P ST and supply S ZAG . To hold the workpiece being processed, the rod 7 is equipped with a
Также в состав устройства входит гидроцилиндр 9 с бойком 10 и волноводом 11, выполненные с возможностью приложения к деформирующим элементам 4 периодической импульсной нагрузки РИМ. Гидроцилиндр 9 периодической импульсной нагрузки подвижно установлен на штоке 7, имеет возможность перемещаться вдоль него и работает от гидравлического генератора импульсов (ГГИ) (не показан) [5, 6]. Волновод 11 и боек 10 выполнены в виде втулок одинакового диаметра и охватывают шток 7.The device also includes a hydraulic cylinder 9 with a striker 10 and a waveguide 11, made with the possibility of application to the deforming
Деформирующие элементы 4 выполняют в виде роликов, профиль поперечного сечения которых представляет собой зеркальную копию изготовляемого шлицевого паза обрабатываемой заготовки, а высота равна ширине b шлицевого паза, и устанавливают в радиальных пазах 12 матрицы 3 с возможностью радиально-возвратного перекатывания SР при продольном перемещении пуансона 13.The
Пуансон 13 контактирует внутренней конической поверхностью 13К с деформирующими элементами 4. Он жестко соединен с волноводом и воспринимает импульсную нагрузку РИМ от него и передает ее деформирующим элементам. Наличие внутренней конической поверхности 13К пуансона позволяет продольную импульсную нагрузку РИМ передать деформирующим элементам, движущимся в радиальном направлении SР. Пуансон охватывает матрицу 3 с деформирующими элементами и соосно самоустанавливается относительно ее, так как опирается на винтовые цилиндрические пружины сжатия 14, которые установлены на основании 15, при этом пуансон соосно установлен в отверстии бандажа 16 по скользящей посадке.The
При обжатии наружной поверхности заготовки деформирующими элементами - роликами - металл, выдавленный из шлицевых ручьев, затекает на поверхность заготовки и образовывает шлицы. Для образования шлицев необходимо ограничивать радиальное течение металла матрицей. Поэтому поверхность отверстия диаметром D матрицы на ширине hК является калибрующим пояском и при выходе обработанной заготовки из зоны действия деформирующих элементов обеспечивает калибрование шлицев по наружному диаметру.When the outer surface of the workpiece is crimped by deforming elements - rollers - the metal extruded from the spline streams flows onto the surface of the workpiece and forms slots. For the formation of slots, it is necessary to limit the radial flow of the metal matrix. Therefore, the surface of the hole with a diameter D of the matrix at a width of h K is a calibrating girdle and when the processed workpiece leaves the zone of action of the deforming elements, it provides calibration of the slots by the outer diameter.
Матрицу в сборе с деформирующими элементами, пуансоном, пружинами и бандажом, закрепленными на основании, устанавливают на опорной плите 17 пресса 18. Обрабатываемую заготовку, закрепленную на штоке с помощью захватного устройства, пропускают с усилием РCT через отверстие матрицы. Количество деформирующих элементов - роликов - определяется количеством шлицевых пазов на обрабатываемой заготовке.The matrix assembly with deforming elements, a punch, springs and a bandage fixed on the base is installed on the support plate 17 of the press 18. The workpiece, fixed to the rod using a gripping device, is passed with a force P CT through the matrix hole. The number of deforming elements - rollers - is determined by the number of spline grooves on the workpiece.
Следует отметить, что действующие ГОСТы на шлицевые соединения разработаны с учетом получения их методом резания, поэтому качество формообразования прямых и остроугольных шлицев, полученных прямым выдавливанием, не всегда соответствует техническим требованиям чертежа. После выдавливания необходимо калибрование профильных поверхностей. Лучшее заполнение шлицев прямым выдавливанием обеспечивается при неполном эвольвентном или круговом профиле. Предлагаемым способом эффективно изготовлять валы, пальцы с некруглыми, эвольвентными и многогранными поверхностями.It should be noted that the current GOSTs for splined joints are designed taking into account their cutting method, therefore, the quality of forming straight and acute-angled splines obtained by direct extrusion does not always meet the technical requirements of the drawing. After extrusion, calibration of the profile surfaces is necessary. The best filling of the slots with direct extrusion is provided with an incomplete involute or circular profile. The proposed method to effectively produce shafts, fingers with non-circular, involute and multifaceted surfaces.
Материал деформирующих элементов - роликов (например, твердый сплав ВК15, ВК15М) - обеспечивает высокую износостойкость инструмента и высокую изгибную прочность. При малых нагрузках на инструмент можно применять сплав ВК8.The material of deforming elements - rollers (for example, hard alloy VK15, VK15M) - provides high wear resistance of the tool and high bending strength. At low tool loads, VK8 alloy can be used.
Детали устройства: боек, волновод, пуансон, матрица, бандаж и основание - изготовляют из углеродистых сталей, закаленных до твердости HRC 40…45. В собранном виде радиальное биение деформирующих элементов - роликов - не превышает 0,02…0,05 мм. Это требование выполняют за счет высокой точности изготовления деталей устройства. Особое внимание уделяют штоку (радиальное биение его не должно быть более 0,01…0,02 мм) и деформирующим элементам - роликам (торцовое и радиальное биение их не должно быть более 0,005…0,01 мм).Device details: firing pin, waveguide, punch, matrix, bandage and base - are made of carbon steels hardened to a hardness of HRC 40 ... 45. When assembled, the radial runout of deforming elements - rollers - does not exceed 0.02 ... 0.05 mm. This requirement is fulfilled due to the high accuracy of manufacturing the parts of the device. Particular attention is paid to the stock (its radial runout should not be more than 0.01 ... 0.02 mm) and to deforming elements - rollers (their end and radial runout should not be more than 0.005 ... 0.01 mm).
Пружины 14 изготовляют из проволоки, полученной, например, по ГОСТ 9389-75 из стали марки 65Г.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что на деформируемые элементы - ролики - воздействует пуансон, соединенный с волноводом. Пуансон в безударном состоянии находится над матрицей в верхнем положении (согласно фиг.3 положение справа от осевой линии) под действием пружин 14. При ударе бойка по волноводу пуансон преодолевает сопротивление пружин, опускается вниз (фиг.3-4, 6-8) и ролики радиально движутся от периферии к центру, образуя пазы на обрабатываемой заготовке (фиг.3).A distinctive feature of the proposed method is that the punch connected to the waveguide acts on the deformable elements — rollers. The punch in an unshocked state is above the matrix in the upper position (according to FIG. 3, the position to the right of the center line) under the action of the
Волновод находится в гидроцилиндре 9 (фиг.1) и имеет форму втулки, скользящей по штоку, и воспринимает на себя прикладываемую периодическую импульсную РИМ нагрузку в виде удара бойком. Боек также расположен в гидроцилиндре 9 и имеет форму втулки. Гидроцилиндр 9 имеет возможность продольного перемещения вдоль штока, согласованного с продольным перемещением заготовки в отверстии матрицы, и работает от гидравлического генератора импульсов (ГГИ) (не показан) [5, 6].The waveguide is located in the hydraulic cylinder 9 (Fig. 1) and has the shape of a sleeve sliding over the rod and takes on the applied periodic impulse P IM load in the form of a striking shock. The hammer is also located in the hydraulic cylinder 9 and has the shape of a sleeve. The hydraulic cylinder 9 has the possibility of longitudinal movement along the rod, consistent with the longitudinal movement of the workpiece in the hole of the matrix, and works from a hydraulic pulse generator (GGI) (not shown) [5, 6].
Предлагаемый способ предназначен для обработки поверхностным пластическим деформированием наружных шлицевых поверхностей. Эту операцию выполняют продольным перемещением заготовки через отверстие обрабатываемой матрицы под действием статической нагрузки, при этом к деформирующим элементам - роликам - прикладывают импульсную, периодическую нагрузку перпендикулярно оси заготовки.The proposed method is intended for processing by surface plastic deformation of the outer spline surfaces. This operation is performed by longitudinal movement of the workpiece through the hole of the processed matrix under the action of a static load, and a pulse, periodic load perpendicular to the axis of the workpiece is applied to the deforming elements — rollers.
Точеная, отожженная заготовка с фосфатированной поверхностью захватывается захватным устройством и вводится в отверстие обрабатываемой матрицы.A turned, annealed workpiece with a phosphated surface is captured by a gripping device and inserted into the hole of the processed matrix.
Обработку начинают с включения продольной подачи заготовки SЗАГ, которая осуществляется благодаря постоянному действию штока со статической нагрузкой РСТ, развиваемой гидроцилиндром 5. Одновременно включается в работу гидроцилиндр 9, вырабатывающий дополнительную периодическую импульсную нагрузку РИМ.Processing begins with the inclusion of the longitudinal feed of the workpiece S ZAG , which is due to the constant action of the rod with a static load P ST developed by the hydraulic cylinder 5. At the same time, the hydraulic cylinder 9, which generates an additional periodic impulse load P IM , is switched on.
Периодическую импульсную нагрузку РИМ осуществляют с помощью бойка, воздействующего на торец волновода, соединенного с пуансоном. В качестве механизма импульсного нагружения деформирующих элементов применяют гидравлический генератор импульсов (не показан) [5, 6].Periodic impulse load R IM is carried out using a striker acting on the end of the waveguide connected to the punch. As a mechanism for impulse loading of deforming elements, a hydraulic pulse generator (not shown) is used [5, 6].
Исходный импульс, сформированный в бойке в момент удара по волноводу, отражаясь от свободного торца бойка с противоположным знаком, доходит до волновода и пуансона, одна его часть вновь отражается в боек, а другая переходит в волновод и пуансон и распространяется в направлении нагружаемой поверхности. Дойдя до нагружаемой поверхности, последняя часть импульса распределяется на проходящий и отраженный. Проходящие волны деформации при равенстве длин бойка и волновода не накладываются и не разрываются, а следуют друг за другом, кроме того, при равенстве площадей контакта поперечных сечений бойка и волновода энергия удара наиболее полно реализуется в контакте с нагружаемой средой.The initial impulse generated in the striker at the moment of impact on the waveguide, reflected from the free end of the striker with the opposite sign, reaches the waveguide and punch, one part is again reflected in the striker, and the other goes into the waveguide and punch and propagates in the direction of the loaded surface. Having reached the loaded surface, the last part of the pulse is distributed on the transmitted and reflected. Passing deformation waves with equal lengths of the striker and the waveguide do not overlap and do not break, but follow each other, in addition, when the contact areas of the cross sections of the striker and the waveguide are equal, the impact energy is most fully realized in contact with the loaded medium.
Деформирующие элементы работает следующим образом.Deforming elements works as follows.
При действии только статической нагрузки РСТ деформирующие элементы - ролики - не воздействуют на обрабатываемую заготовку.Under the action of only static load P ST deforming elements - rollers - do not affect the workpiece.
При ударе бойка по волноводу на деформирующие элементы через пуансон начинает действовать импульсная РИМ нагрузка. Волновод и закрепленный на нем пуансон перемещаются по штоку, при этом пружины 14 сжимаются. Пуансон своей внутренней конической поверхностью действует на деформирующие элементы - ролики, которые преодолевают сопротивление металла заготовки, перемещаясь от периферии к центру, радиально воздействуют на обрабатываемую поверхность заготовки, образовывая пазы шириной b. При обжатии наружной поверхности заготовки деформирующими элементами - роликами - металл, выдавленный из шлицевых ручьев, вытекает и образовывает шлицы. Радиальное течение металла заполняет шлицы и ограничивается калибрующим пояском матрицы. При выходе обработанной заготовки из зоны действия деформирующих элементов калибрующий поясок обеспечивает калибрование шлицев по наружному диаметру. Глубина пазов определяется диаметром ролика и диаметром внутренней конической поверхности пуансона в месте их контакта.When the striker hits the waveguide, the deforming elements through the punch begin to act pulsed R IM load. The waveguide and the punch attached to it move along the rod, while the
Возникают окружные и радиальные сжимающие напряжения, позволяющие значительно увеличить глубину упрочненного слоя, повысить степень упрочнения и снизить высоту микронеровностей обрабатываемой поверхности (фиг.9).Circumferential and radial compressive stresses arise, which can significantly increase the depth of the hardened layer, increase the degree of hardening and reduce the height of the microroughness of the treated surface (Fig. 9).
При окончании действия импульсной нагрузки пуансон под действием пружин переместится вверх (согласно фиг.3, 4, 6, 7) и деформирующие элементы - ролики, свободно расположенные в радиальных пазах 12 матрицы 3, радиально перекатятся от центра к периферии, выдавливаемые продольным перемещением заготовки под действием статической нагрузки.At the end of the pulse load, the punch under the action of the springs will move upward (according to Figs. 3, 4, 6, 7) and the deforming elements — rollers freely located in the radial grooves 12 of the
Таким образом, с каждым ударом бойка по волноводу деформирующие элементы - ролики - радиально сводятся к центру и воздействуют на обрабатываемую поверхность заготовки, создавая окружные и радиальные сжимающие напряжения. В промежутках времени между ударами ролики будут радиально удаляться от центра с помощью заготовки, которая находится под действием непрерывной статической нагрузки.Thus, with each hit of the striker on the waveguide, the deforming elements — rollers — are radially reduced to the center and act on the workpiece surface, creating circumferential and radial compressive stresses. In the intervals between impacts, the rollers will radially move away from the center with the help of a workpiece, which is under the action of a continuous static load.
Предлагаемым способом эффективно обрабатывать сложнопрофильные наружные поверхности за счет пластической деформации профильными деформирующими элементами - роликами - под действием импульсной нагрузки. При этом происходит упрочнение поверхностного слоя на большую глубину, чем при обычном ППД, повышение качества обработанной поверхности и приводит к уменьшению габаритов деформирующих инструментов.The proposed method is effective in processing complex external surfaces due to plastic deformation by profile deforming elements - rollers - under the influence of a pulse load. In this case, the surface layer hardens to a greater depth than with conventional PPD, increasing the quality of the treated surface and leading to a decrease in the dimensions of the deforming tools.
Глубина упрочненного слоя предлагаемым способом увеличивается и достигает 1,5…2,5 мм, что значительно (в 3…4 раза) больше, чем при традиционном статическом ППД.The depth of the hardened layer of the proposed method increases and reaches 1.5 ... 2.5 mm, which is significantly (3 ... 4 times) more than with traditional static PPD.
Наибольшая степень упрочнения составляет 25…30%. В результате статико-импульсной обработки по сравнению с традиционным ППД эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 2…2,6 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более, - в 1,6…2,2 раза.The greatest degree of hardening is 25 ... 30%. As a result of static-pulse processing, in comparison with traditional PPD, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases by 2 ... 2.6 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more by 1.6 ... 2, 2 times.
Пример. Были проведены исследования влияния параметров статико-импульсного ППД на показатели качества поверхностного слоя упрочненных сложнопрофильных шлицевых наружных поверхностей заготовок - валов. Использовали образцы заготовок - валов со сложнопрофильной наружной поверхностью в виде прямобочных шлицев, размеры которых выполнены по ГОСТ 1139-58. Номинальный размер z×d×D=8×63×68; b=12 мм, при этом заготовка перед обработкой предлагаемым способом имела диаметр DЗАГ≈(d+D)/2≈65,5 мм, материал заготовки - Сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-71. Исходная шероховатость Ra=5…6,5 мкм. Обработку проводили роликами диаметром 30 мм из твердого сплава ВК15 при угле заборного конуса калибрующего пояска α=3…12°, энергии ударов А=160 Дж, силе ударов РИM=260 кН, силе статического поджатия PИМ=40 кН, частоте ударов f=18 Гц. Обработку вели на модернизированном прессе с использованием специального ГГИ - гидравлического генератора импульсов [4, 5]. Модернизация касалась установки на прессе, на штоке дополнительного гидроцилиндра с волноводом и бойком, осуществляющих дополнительное периодическое импульсное нагружение пуансона и далее деформирующих элементов - роликов. Смазочно-охлаждающая жидкость - сульфофрезол. Скорость протягивания заготовки - SЗАГ=4,5 м/мин.Example. Studies were carried out of the influence of the parameters of the static-pulse RPM on the quality indicators of the surface layer of the hardened complex-shaped spline outer surfaces of the workpieces - shafts. We used samples of blanks — shafts with a complex-shaped outer surface in the form of straight-line splines, the dimensions of which are made in accordance with GOST 1139-58. Nominal size z × d × D = 8 × 63 × 68; b = 12 mm, while the preform before processing by the proposed method had a diameter D ZAG ≈ (d + D) / 2≈65.5 mm, the material of the preform was Steel 18KhGT GOST 4543-71. The initial roughness Ra = 5 ... 6.5 microns. The treatment was carried out with rollers 30 mm in diameter from VK15 hard alloy with an angle of the intake cone of the calibrating girdle α = 3 ... 12 °, impact energy A = 160 J, impact force P IM = 260 kN, force of static preload P IM = 40 kN, impact frequency f = 18 Hz. Processing was carried out on a modernized press using a special GGI - a hydraulic pulse generator [4, 5]. The modernization concerned the installation on the press, on the stem of an additional hydraulic cylinder with a waveguide and a striker, which carry out additional periodic pulsed loading of the punch and further deforming elements - rollers. Cutting fluid - sulfofresol. The speed of drawing the workpiece - S ZAG = 4.5 m / min.
В результате установлено, что после статико-импульсной обработки предлагаемым способом шероховатость поверхностей шлицевого вала снизилась до Ra=0,054…1,5 мкм. Глубина упрочненного слоя достигала 8 мм.As a result, it was found that after the static-pulse processing of the proposed method, the surface roughness of the spline shaft decreased to Ra = 0.054 ... 1.5 μm. The depth of the hardened layer reached 8 mm.
Исследованиями качества поверхностного слоя наружных шлицев, сформированных предлагаемым способом, установлено, что обеспечиваемая шероховатость поверхности и глубина упрочнения позволяют использовать разработанный способ в процессе изготовления заготовок на отделочно-упрочняющих операциях.Studies of the quality of the surface layer of the outer slots formed by the proposed method, it was found that the provided surface roughness and depth of hardening make it possible to use the developed method in the manufacturing process of workpieces for finishing and hardening operations.
В результате проведенных исследований установлено, что применение предлагаемого способа позволяет получить поверхностный слой с большой глубиной и большой степенью упрочнения.As a result of the studies, it was found that the application of the proposed method allows to obtain a surface layer with a large depth and a large degree of hardening.
Обработка показала, что производительность повысилась более чем в три раза по сравнению с ППД обкатыванием, протягиванием и выглаживанием, используемых на базовом предприятии в ОАО "Ливгидромаш". Энергоемкость процесса уменьшилась в 2,2 раза.Processing showed that productivity increased more than three times in comparison with the RPD by rolling, pulling and ironing, used at the base enterprise in JSC Livhydromash. The energy intensity of the process decreased by 2.2 times.
Предлагаемый способ расширяет технологические возможности поверхностного пластического деформирования за счет комбинированной обработки наружных сложнопрофильных фасонных поверхностей с применением статико-импульсного нагружения заготовки и деформирующих элементов, в результате которого возникают окружные и радиальные сжимающие напряжения, позволяющие значительно увеличить глубину упрочненного слоя, повысить степень упрочнения и снизить высоту микронеровностей обрабатываемых поверхностей, увеличить производительность и уменьшить потребляемую мощность.The proposed method extends the technological capabilities of surface plastic deformation due to the combined processing of complex external shaped surfaces using static-pulse loading of the workpiece and deforming elements, resulting in circumferential and radial compressive stresses that can significantly increase the depth of the hardened layer, increase the degree of hardening and reduce the height microroughnesses of the processed surfaces, increase productivity and mind reduce power consumption.
Источники информацииInformation sources
1. Монченко В.П. Эффективная технология производства полых цилиндров. - М.: Машиностроение, 1980. С.192…193; рис.103.1. Monchenko V.P. Efficient hollow cylinder manufacturing technology. - M .: Mechanical Engineering, 1980. P.192 ... 193; fig. 103.
2. Патент РФ №2312757. МПК B24B 39/02. Устройство для статико-импульсного дорнования отверстий методом протягивания. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Селеменев К.Ф. Заявка №2006116871/02. 16.05.2006; 20.12.2007.2. RF patent No. 2312757. IPC B24B 39/02. Device for static-pulse burning of holes by pulling. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Soloviev D.L., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Selemenev K.F. Application No. 2006116871/02. 05/16/2006; 12/20/2007.
3. Патент РФ №2312754. МПК B24B 39/02. Способ статико-импульсного дорнования отверстий методом протягивания. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Селеменев К.Ф. Заявка №2006115432/02. 04.05.2006; 20.12.2007.3. RF patent No. 2312754. IPC B24B 39/02. The method of static-pulse burning of holes by pulling. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Soloviev D.L., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Selemenev K.F. Application No. 2006115432/02. 05/04/2006; 12/20/2007.
4. Патент РФ 2320471 МПК B24B 39/04. Способ статико-импульсной обработки винтов. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Поляков А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Селеменев К.Ф., Самойлов Н.Н. Заявлено 01.06.2006; опубл. 27.03.2008. Бюл. №9.4. RF patent 2320471 IPC B24B 39/04. The method of static-pulse processing of screws. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Soloviev D.L., Polyakov A.V., Afonin A.N., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Selemenev K.F., Samoilov N .N. Announced on 06/01/2006; publ. 03/27/2008. Bull. No. 9.
5. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.5. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.
6. Патент РФ №2090342. МПК6 B24B 39/04. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей ППД. 95122309/02. 21.12.95. 20.09.97. Бюл. №26.6. RF patent No. 2090342. IPC 6 B24B 39/04. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Water hammer device for processing PPD parts. 95122309/02. 12/21/95. 09/20/97. Bull. No. 26.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011122309/02A RU2469834C1 (en) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | Formation method of outside splines by surface plastic deformation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011122309/02A RU2469834C1 (en) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | Formation method of outside splines by surface plastic deformation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2469834C1 true RU2469834C1 (en) | 2012-12-20 |
Family
ID=49256456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011122309/02A RU2469834C1 (en) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | Formation method of outside splines by surface plastic deformation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2469834C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU453288A1 (en) * | 1972-07-28 | 1974-12-15 | А. И. Соловьев, В. Д. Осин, И. С. Семенов, Ю. А. Воронцов | DEVICE FOR STRENGTHENING SPLINED SHAFT |
| SU560741A1 (en) * | 1976-02-17 | 1977-06-05 | Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо | Device for smoothing complex surfaces |
| JPS61103721A (en) * | 1984-10-24 | 1986-05-22 | Hitachi Ltd | Burnishing device |
| RU2320471C1 (en) * | 2006-06-01 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method for static-pulse working of screws |
-
2011
- 2011-06-01 RU RU2011122309/02A patent/RU2469834C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU453288A1 (en) * | 1972-07-28 | 1974-12-15 | А. И. Соловьев, В. Д. Осин, И. С. Семенов, Ю. А. Воронцов | DEVICE FOR STRENGTHENING SPLINED SHAFT |
| SU560741A1 (en) * | 1976-02-17 | 1977-06-05 | Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо | Device for smoothing complex surfaces |
| JPS61103721A (en) * | 1984-10-24 | 1986-05-22 | Hitachi Ltd | Burnishing device |
| RU2320471C1 (en) * | 2006-06-01 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method for static-pulse working of screws |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2336987C1 (en) | Device for static-pulse mandrelling with fabricated tool | |
| RU2336986C1 (en) | Method of static-pulse mandrelling with fabricated mandrel | |
| US8312750B2 (en) | Method for the production of a rotationally symmetrical part, and part produced according to said method | |
| RU2469834C1 (en) | Formation method of outside splines by surface plastic deformation | |
| RU2320471C1 (en) | Method for static-pulse working of screws | |
| RU2479408C2 (en) | Device for shaping outer splines by surface plastic straining | |
| RU2541220C2 (en) | Rolling of raceway of thrust ball bearing race | |
| RU2483857C1 (en) | Device for static pulse flaring of ball bearing outer race inner way | |
| RU2457097C1 (en) | Method of static-pulsed elastic burnishing | |
| RU2479404C2 (en) | Method of static pulse mandrelling of shaped bores | |
| RU2479405C2 (en) | Method of static pulse mandrelling of shaped bores | |
| RU2483858C1 (en) | Device for static pulse flaring of ball bearing outer race inner way | |
| RU2462340C2 (en) | Device for static-pulse hardening by spring-loaded burnishing tool | |
| RU2355552C1 (en) | Method of coarse thread hardening | |
| RU2285601C1 (en) | Apparatus for static-pulse expanding of internal grooves | |
| RU2464152C2 (en) | Device for static-pulse elastic hardening | |
| RU2280551C1 (en) | Method of static-pulse reeling of internal grooves | |
| RU2462339C2 (en) | Device for static-pulse hardening by spring-loaded burnishing tool | |
| RU2522996C2 (en) | Method for pulse rolling of raceway of thrust ball bearing race | |
| RU2479406C2 (en) | Device for machining shaped bores | |
| RU2287426C1 (en) | Method of static-pulse expanding | |
| RU2070464C1 (en) | Method and radially forging machine for production of precision pipes | |
| RU2317888C1 (en) | Arrangement for static-impulse processing of screws by the method of drawing | |
| RU2470761C2 (en) | Method of static pulse machining of gear wheels | |
| RU2469833C1 (en) | Static pulse processing device of gear wheels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130602 |