RU2487785C2 - Method of static pulse cutting with gaging of part bore inner surfaces - Google Patents
Method of static pulse cutting with gaging of part bore inner surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2487785C2 RU2487785C2 RU2011125442/02A RU2011125442A RU2487785C2 RU 2487785 C2 RU2487785 C2 RU 2487785C2 RU 2011125442/02 A RU2011125442/02 A RU 2011125442/02A RU 2011125442 A RU2011125442 A RU 2011125442A RU 2487785 C2 RU2487785 C2 RU 2487785C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- grooves
- cutting
- angle
- deforming
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для чистовой комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием с калиброванием и упрочнением металлических внутренних поверхностей отверстий деталей из сталей и сплавов со статико-импульсным нагружением деформирующе-режущего инструмента.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods and devices for combined finishing by cutting and surface plastic deformation with calibration and hardening of the metal inner surfaces of the openings of steel and alloy parts with static-pulse loading of a deforming cutting tool.
Известен инструмент - протяжка, содержащая деформирующе-режущие элементы, имеющие на наружной поверхности выполненные под углом к оси протяжки заборный и обратный конусы с расположенной между ними цилиндрической ленточкой, канавки и выступы равной ширины [1]. Канавки расположены под углом к оси протяжки с образованием положительного переднего угла в нормальном сечении к боковой поверхности канавки, причем положительный передний угол расположен с левой стороны переднего торца при правом расположении канавок или с правой стороны переднего торца при левом расположении канавок, причем длина рабочего участка режущей кромки и расстояние от начала цилиндрической ленточки до заднего торца деформирующе-режущего элемента в проекции на ось протяжки определены по приведенному соотношению.A known tool is a broach containing deforming and cutting elements having an intake and inverse cones with a cylindrical ribbon between them, grooves and protrusions of equal width made on the outer surface at an angle to the axis of the broach [1]. The grooves are arranged at an angle to the axis of the broach to form a positive rake angle in a normal section to the side surface of the groove, the positive rake angle being located on the left side of the front end with the right grooves or on the right side of the front end with the left grooves, and the length of the cutting the edges and the distance from the beginning of the cylindrical ribbon to the rear end of the deforming-cutting element in the projection onto the axis of the broach are determined by the given ratio.
Известный инструмент отличается ограниченными технологическим возможностями, недостаточно большим натягом, незначительной глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой внутренней поверхности, низким КПД и большой энергоемкостью оборудования, относительно низкой производительностью в крупносерийном и массовом производстве.The known tool is characterized by limited technological capabilities, insufficiently tight fit, insignificant depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the machined inner surface, low efficiency and high energy consumption of the equipment, relatively low productivity in large-scale and mass production.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей чистовой обработки внутренних поверхностей за счет применения группового комбинированного деформирующе-режущего инструментами со статико-импульсным нагружением, позволяющего управлять глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом внутренних поверхностей отверстий, а также снижение энергоемкости оборудования, повышение КПД оборудования и производительности обработки.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the finishing of internal surfaces through the use of a group of combined deforming and cutting tools with static-pulse loading, which allows you to control the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the microrelief of the inner surfaces of the holes, as well as reducing the energy consumption of equipment, increasing the efficiency of equipment and productivity processing.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства статико-импульсной деформирующе-режущей обработки с калиброванием металлических внутренних поверхностей отверстий деталей, содержащее инструмент с деформирующе-режущими элементами, количество которых выбрано четным, имеющими на наружной поверхности выполненные под углом к оси инструмента заборный и обратный конусы с расположенной между ними цилиндрической ленточкой, канавки и выступы равной ширины, причем канавки расположены под углом к оси протяжки с образованием положительного переднего угла в нормальном сечении к боковой поверхности канавки и положительный передний угол расположен с левой стороны переднего торца при правом расположении канавок или с правой стороны переднего торца при левом расположении канавок, при этом оно содержит несколько инструментов, количество которых равное количеству обрабатываемых отверстий, и снабжено гидроцилиндром, в котором расположены боек и волновод, выполненный с возможностью приложения к нему статической нагрузки и посредством бойка периодической импульсной нагрузки, гидравлическим генератором импульсов для питания гидроцилиндра, причем волновод и боек выполнены в виде стержней одинакового диаметра с возможностью передачи силовой нагрузки на инструменты через коромысло, имеющее захватные устройства для каждого инструмента и волновода.The problem is solved using the proposed device static-pulse deforming-cutting processing with calibration of the metal inner surfaces of the holes of the parts, containing a tool with deforming-cutting elements, the number of which is chosen even, having on the outer surface made at an angle to the axis of the tool intake and inverse cones with a cylindrical ribbon located between them, grooves and protrusions of equal width, the grooves being located at an angle to the axis of the broach to form a positive rake angle in the normal section to the side surface of the grooves and a positive rake angle is located on the left side of the front end with the right grooves or on the right side of the front end with the left grooves, it contains several tools, the number of which is equal to the number of holes to be machined, and equipped with a hydraulic cylinder in which the firing pin and waveguide are located, made with the possibility of applying a static load to it and by means of the firing pin a periodic impulse th load, a pulse generator for a hydraulic power cylinder, wherein the waveguide and the striker are made in the form of rods of the same diameter to transmit the power load on the instruments via a rocker arm having a gripping device for each instrument and the waveguide.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами.The essence of the proposed device is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена схема чистовой комплексной обработки группы в количестве четырех отверстий деформирующе-режущими инструментами со статико-импульсным нагружением; на фиг.2 - общий вид конструкции деформирующе-режущего инструмента, частичный продольный разрез; на фиг.3 - деформирующе-режущий элемент, частичный продольный разрез; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.6 - развертка рабочей поверхности деформирующе-режущих элементов, на фиг.7 - вид по В на фиг.1, обрабатываемая заготовка - диск, имеющая группу из четырех обрабатываемых отверстий, на фиг.8 - обрабатываемая заготовка - втулка, имеющая группу из четырех обрабатываемых внутренних шлицевых пазов; на фиг.9 - обрабатываемая заготовка - диск, имеющая группу из четырех обрабатываемых внешних шлицевых пазов.Figure 1 presents a diagram of the complete complex processing of the group in the amount of four holes with deforming and cutting tools with static-pulse loading; figure 2 is a General view of the design of the deforming-cutting tool, a partial longitudinal section; figure 3 - deforming-cutting element, a partial longitudinal section; figure 4 is a section aa in figure 3; figure 5 is a section bB in figure 3; Fig.6 is a scan of the working surface of the deforming-cutting elements, Fig.7 is a view along B in Fig.1, the workpiece is a disk having a group of four holes to be machined, Fig. 8 is a workpiece being processed is a sleeve having a group of four machined internal spline grooves; figure 9 - workpiece - a disk having a group of four processed external spline grooves.
Предлагаемое устройство предназначено для чистовой комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием (ППД) с калиброванием и упрочнением металлических внутренних поверхностей 1 группы отверстий заготовки 2 из сталей и сплавов деформирующе-режущими инструментами 3 одновременно, к которым прикладывают статико-импульсную нагрузку с помощью силовых гидроцилиндров 4.The proposed device is intended for the final combined machining by cutting and surface plastic deformation (PPD) with calibration and hardening of the metal internal surfaces of 1 group of
Обрабатываемую заготовку устанавливают на опорной плите 5 станка 6.The workpiece to be installed on the base plate 5 of the machine 6.
Устройство состоит из деформирующе-режущих инструментов [2], содержащих деформирующе-режущие элементы 7, смонтированные на оправке 8 [1], к которой прикладывают статическую РСТ и динамическую импульсную Рим нагрузку с помощью силовых гидроцилиндров.The device consists of deforming and cutting tools [2], containing deforming and cutting
Деформирующе-режущие элементы, количество которых выбрано на каждом инструменте четным, имеют на наружной поверхности выполненный под углом а к продольной оси заборный конус 9 и под углом β обратный конус 10 с расположенной между ними цилиндрической ленточкой 11.The deforming and cutting elements, the number of which is even on each tool, have an
На рабочей поверхности деформирующе-режущих элементов выполнены канавки 12, ширина b которых (фиг.2-6) равна ширине образованных выступов 13. Боковые стороны канавки выполнены под углом γ1 к продольной оси инструмента в плоскости поперечного сечения деформирующе-режущего элемента (фиг.4), причем угол γ1 выполнен положительным с левой стороны переднего торца каждого элемента при правом расположении канавок и, наоборот, положительным с правой стороны переднего торца элемента при левом расположении канавок.On the working surface of the deforming-cutting elements,
Кроме того, канавки выполнены под углом ω к продольной оси инструмента так, что точка А (фиг.6), определяющая начало образования выступов на обрабатываемой поверхности, располагается от начала цилиндрической ленточки на расстоянии l по оси инструмента, величина которого определяется по формулеIn addition, the grooves are made at an angle ω to the longitudinal axis of the tool so that point A (Fig. 6), which determines the beginning of the formation of protrusions on the surface to be machined, is located from the beginning of the cylindrical ribbon at a distance l along the axis of the tool, the value of which is determined by the formula
l=[b·cos(arctg(sinω-tgα))]/sinω-cosγ, мм;l = [b · cos (arctan (sinω-tgα))] / sinω-cosγ, mm;
где угол γ (фиг.5) определяется в сечении, нормальном к боковой поверхности канавки, а величина его равна статическому переднему углу режущей кромки, которая образуется при пересечении заборного конуса, выполненного под углом а к оси инструмента, цилиндрической ленточки и обратного конуса с левой боковой поверхности канавки при правом их расположении.where the angle γ (Fig. 5) is determined in the section normal to the lateral surface of the groove, and its value is equal to the static leading angle of the cutting edge, which is formed when the intake cone is made at an angle a to the axis of the tool, the cylindrical ribbon and the inverse cone to the left the lateral surface of the grooves with their right location.
Таким образом, точка А определяет начало режущей кромки на заборном конусе, а расстояние от точки А до начала цилиндрической ленточки - длину рабочего участка режущей кромки на заборном конусе. Задний торец деформирующе-режущего элемента выполняют на расстоянии не меньше, чем l (фиг.6) по оси инструмента от точки Е, определяющей начало цилиндрической ленточки. Каждый предыдущий деформирующе-режущий элемент располагается на оправке таким образом, что точка F, располагающаяся на пересечении правой боковой поверхности от переднего торца деформирующе-режущего элемента, заборного конуса и плоскости поперечного сечения, проходящей через точку Е начала рабочего участка цилиндрической ленточки в осевом направлении, совпадает с точкой E1 последующего деформирующе-режущего элемента. При этом количество деформирующе-режущих элементов выбрано четным.Thus, point A determines the beginning of the cutting edge on the intake cone, and the distance from point A to the beginning of the cylindrical ribbon determines the length of the working section of the cutting edge on the intake cone. The rear end of the deforming-cutting element is performed at a distance of not less than l (Fig.6) along the axis of the tool from point E, which defines the beginning of the cylindrical ribbon. Each previous deforming-cutting element is located on the mandrel so that the point F located at the intersection of the right side surface from the front end of the deforming-cutting element, the intake cone and the cross-section plane passing through the point E of the beginning of the working section of the cylindrical ribbon in the axial direction, coincides with point E 1 subsequent deforming-cutting element. Moreover, the number of deforming-cutting elements is chosen even.
Инструмент работает следующим образом. Во время рабочего хода первый элемент входит в отверстие заборной частью в точке А (фиг.6) и начинает пластически увеличивать диаметр отверстия в зоне выступов деформирующе-режущего элемента и в меньшей степени в зоне канавок, за счет чего на поверхности отверстия образуются выступы, испытывающие окружные растягивающие напряжения.The tool works as follows. During the working stroke, the first element enters the hole with the intake part at point A (Fig. 6) and begins to plastically increase the diameter of the hole in the area of the protrusions of the deforming-cutting element and to a lesser extent in the area of the grooves, due to which protrusions are formed on the surface of the hole, experiencing circumferential tensile stresses.
Но поскольку левая боковая поверхность канавки при правом их расположении на элементе встает на пути движения образующегося на поверхности отверстия выступа, последний начинает срезаться. При этом резание осуществляется в зоне растяжения, что способствует снижению сил резания, так как предварительное растяжение способствует накоплению степени разрушения в срезаемом слое, а также увеличивает показатель напряженного состояния в зоне резания.But since the left side surface of the groove, when placed right on the element, gets in the way of the protrusion formed on the surface of the hole, the latter begins to be cut off. In this case, the cutting is carried out in the tension zone, which helps to reduce the cutting forces, since the preliminary tension contributes to the accumulation of the degree of destruction in the shear layer, and also increases the stress state in the cutting zone.
Процесс срезания стружки начинается в точке А, то есть в зоне образования выступа на обрабатываемой поверхности, и по мере продвижения деформирующе-режущего элемента ширина стружки увеличивается. При вхождении точки В в зону обработки ширина стружки равна длине отрезка главной режущей кромки АЕ=//(cosα·cosω), мм; где α - угол заборного конуса деформирующе-режущего элемента.The chip cutting process begins at point A, that is, in the zone of formation of the protrusion on the surface to be treated, and as the deforming-cutting element advances, the chip width increases. When point B enters the processing zone, the chip width is equal to the length of the segment of the main cutting edge AE = // (cosα · cosω), mm; where α is the angle of the intake cone deforming-cutting element.
При этом увеличивается и толщина срезаемого слоя «а», максимальная величина aMAX, которого равна максимальной высоте НМАХ образующихся выступов.At the same time, the thickness of the cut-off layer “a” also increases, the maximum value of a MAX , which is equal to the maximum height H MAX of the protrusions formed.
Экспериментально установлено: H≈(0,12…0,2)·i, мм; где i - натяг на деформирующий элемент.It was experimentally established: H≈ (0.12 ... 0.2) · i, mm; where i is the interference on the deforming element.
При дальнейшем движении инструмента материальная точка С заготовки должна войти в зону обработки последней в точке D режущей кромки, пройдя путь, равный 21. При этом материальная точка С испытает максимальную степень деформации, так как она пройдет максимальный отрезок CF по заборному конусу элемента, то есть в этих точках высота образованного выступа будет равна нулю.With further movement of the tool, the material point C of the workpiece must enter the machining zone of the last at point D of the cutting edge, having traveled a path equal to 21. In this case, material point C will experience the maximum degree of deformation, since it will pass the maximum length CF along the intake cone of the element, i.e. at these points, the height of the formed protrusion will be zero.
Таким образом, в точке D режущей кромки процесс резания происходить не будет, поэтому ширина стружки, продолжая увеличиваться, достигнет величины AD, а толщина стружки будет уменьшаться до нуля. То есть при перемещении деформирующе-режущего элемента на величину 2l процесс стабилизируется, ширина стружки будет равна 2l до выхода элемента из отверстия.Thus, at point D of the cutting edge, the cutting process will not occur, therefore, the chip width, while continuing to increase, will reach the value of AD, and the chip thickness will decrease to zero. That is, when the deforming-cutting element moves by a value of 2l, the process stabilizes, the chip width will be 2l until the element leaves the hole.
При выходе из отверстия ширина стружки будет изменяться в обратном порядке, уменьшаясь до нуля. Соответственно, сила резания и деформирования при входе элемента в зону резания и выходе из нее будет изменяться не скачкообразно, а постепенно, что значительно снижает вибрации и, как следствие, волнистость обработанной поверхности.When leaving the hole, the chip width will change in the reverse order, decreasing to zero. Accordingly, the force of cutting and deformation upon entry of the element into the cutting zone and out of it will not change stepwise, but gradually, which significantly reduces vibration and, as a result, the waviness of the treated surface.
Выполнение канавок под углом со к вектору главного движения значительно снижает силы резания, так как увеличивается кинематический передний угол γK=arctg(tgγ/sinω), а процесс резания становится косоугольным.Performing grooves at an angle c to the main motion vector significantly reduces the cutting force, since the kinematic rake angle γ K = arctan (tgγ / sinω) increases, and the cutting process becomes oblique.
Форма срезанного слоя представляет собой практически равнобедренный треугольник ACG, причем максимальная толщина BG=aMAX находится в средней части срезаемого слоя. При угловом смещении предыдущего элемента относительно следующего за счет совмещения по оси точки F предыдущего элемента с точкой Е1 следующего, достигается равномерное удаление припуска по окружности отверстия. Максимальная толщина срезаемого следующим элементом слоя B1G1 совпадает с точками А и С, в которых материал не срезается предыдущим элементом.The shape of the cut layer is an almost isosceles ACG triangle, and the maximum thickness BG = a MAX is in the middle of the cut layer. With the angular displacement of the previous element relative to the next due to the alignment along the axis of the point F of the previous element with the point E 1 of the next, uniform removal of the allowance around the circumference of the hole is achieved. The maximum thickness of the layer B 1 G 1 cut off by the next element coincides with points A and C, at which the material is not cut by the previous element.
Кроме того, равномерное срезание слоев металла по окружности обеспечивается только при четном количестве деформирующе-режущих элементов.In addition, uniform cutting of metal layers around the circumference is provided only with an even number of deforming-cutting elements.
Таким образом, инструмент эффективно увеличивает отверстие за счет пластической деформации отверстия участками заборного конуса, а также обеспечивает срезание механически упрочненного поверхностного слоя, что приводит к уменьшению длины инструмента и повышению качества обработанной поверхности.Thus, the tool effectively enlarges the hole due to plastic deformation of the hole by the sections of the intake cone, and also provides the cutting of a mechanically hardened surface layer, which leads to a decrease in the length of the tool and an increase in the quality of the processed surface.
Предлагаемое устройство предназначено для статико-импульсного деформирующе-режущей обработки группы отверстий на станках. Для чего волновод 14 соединен с инструментами посредством захватного устройства 15, закрепленного на одном торце коромысла 16. На противоположном торце коромысло имеет захватные устройства 17, количество которых равно количеству инструментов.The proposed device is intended for static-pulse deforming-cutting processing of a group of holes on machines. Why the waveguide 14 is connected to the instruments by means of a gripping device 15, mounted on one end of the rocker arm 16. At the opposite end, the rocker arm has gripping devices 17, the number of which is equal to the number of tools.
Таким образом, силовая нагрузка на инструменты передается через захватные устройства 15 и 17 и коромысло 16.Thus, the power load on the tools is transmitted through the grippers 15 and 17 and the rocker 16.
Данный групповой инструмент желательно применять при симметричном расположении обрабатываемых отверстий и равноудаленных относительно центральной продольной оси заготовки.This group tool is preferably used with a symmetrical arrangement of the machined holes and equidistant with respect to the central longitudinal axis of the workpiece.
На инструменты воздействует шток гидроцилиндра, который является волноводом 14 и к которому дополнительно прикладывают периодическую импульсную РИМ нагрузку посредством бойка 18, расположенного в гидроцилиндре 19, питаемого гидравлическим генератором импульсов (ГГИ) (не показан) [3, 4]. Волновод 14 и боек 18 выполнены в виде стержней одинакового диаметра.The tools are affected by the cylinder rod, which is a waveguide 14 and to which an additional periodic pulsed P IM load is applied by means of a hammer 18 located in the cylinder 19, fed by a hydraulic pulse generator (GGI) (not shown) [3, 4]. The waveguide 14 and the firing pin 18 are made in the form of rods of the same diameter.
Предлагаемое устройство служит для комбинированной одновременной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием внутренних поверхностей группы отверстий. Эту операцию выполняют перемещением с натягом инструментов через обрабатываемые отверстия заготовки, при этом к инструментам прикладывают статическую и импульсную, периодическую нагрузки вдоль осей инструментов и обрабатываемых отверстий.The proposed device is used for combined simultaneous cutting and surface plastic deformation of the inner surfaces of a group of holes. This operation is performed by moving with interference between the workpiece holes of the workpiece, while static and impulse, periodic loads are applied to the tools along the axes of the tools and the holes to be worked.
Заготовку 2 устанавливают в опорной плите 5, например, вертикально-протяжного станка мод. 7Б65 и заходной направляющей частью 20 вводят инструменты в предварительно обработанные отверстия заготовки.The
Обработку начинают с включения продольной подачи SПР, которая осуществляется благодаря постоянному действию на инструменты волновода 14, на который, в свою очередь, действует основная статическая нагрузка РСТ и дополнительная периодическая импульсная нагрузка РИМ. Последнюю осуществляют с помощью бойка 18, воздействующего на торец волновода 14, выполненные в виде стержней одинакового диаметра.Processing begins with the inclusion of the longitudinal feed S PR , which is due to the constant action on the instruments of the waveguide 14, which, in turn, is affected by the main static load P ST and an additional periodic pulsed load P IM . The latter is carried out using the striker 18, acting on the end of the waveguide 14, made in the form of rods of the same diameter.
В качестве механизма импульсного нагружения инструмента применяют гидравлический генератор импульсов (не показан) [3,4].A hydraulic pulse generator (not shown) is used as a pulse loading mechanism for a tool [3,4].
Статическое нагружение РСТ и продольная подача SПР волновода осуществляется с помощью гидроцилиндра статического нагружения 21, поршень 22 которого жестко связан штоком 23 с гидроцилиндром 19.Static loading P ST and longitudinal supply S PR of the waveguide is carried out using a static loading hydraulic cylinder 21, the piston 22 of which is rigidly connected by the rod 23 to the hydraulic cylinder 19.
Волновод 14 установлен в гидроцилиндре 19 с возможностью продольного осевого перемещения и содержит лыску с размещенным в ней и в выточке гидроцилиндра 19 штифтом 24, последний препятствует провороту волновода относительно продольной оси и ограничивает ход волновода.The waveguide 14 is installed in the hydraulic cylinder 19 with the possibility of longitudinal axial movement and contains the flats with a pin 24 located in it and in the undercut of the hydraulic cylinder 19, the latter prevents the waveguide from turning relative to the longitudinal axis and limits the waveguide.
Исходный импульс, сформированный в бойке в момент удара по волноводу, отражаясь от свободного торца бойка с противоположным знаком, доходит до волновода, одна его часть вновь отражается в боек, а другая переходит в волновод и распространяется в направлении нагружаемых поверхностей. Дойдя до нагружаемых поверхностей, последняя часть импульса распределяется на проходящий и отраженный.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, one part of it is reflected again in the striker, and the other goes into the waveguide and propagates in the direction of the loaded surfaces. Having reached the loaded surfaces, the last part of the pulse is distributed on the transmitted and reflected.
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 [5, 6].Passing deformation waves with equal lengths of the striker and waveguide do not overlap and do not break, but follow each other, in addition, with equal contact areas of the cross sections of the striker and waveguide, impact energy is most fully realized in contact with the loaded medium [5, 6].
Глубина упрочненного слоя предлагаемым устройством достигает 1,5…2,5 мм, что значительно (в 3…4 раза) больше, чем при традиционном статическом упрочнении.The depth of the hardened layer of the proposed device reaches 1.5 ... 2.5 mm, which is significantly (3 ... 4 times) more than with traditional static hardening.
Наибольшая степень упрочнения составляет 15…30%. В результате статико-импульсной обработки по сравнению, например, с традиционным раскатыванием эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более возрастает в 1,8…2,7 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более - в 1,7…2,2 раза.The greatest degree of hardening is 15 ... 30%. As a result of static-pulse processing compared with, for example, traditional rolling, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases by 1.8 ... 2.7 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more by 1.7 ... 2.2 times.
На фиг.8 и 9 приведены примеры конструкций деталей, помимо заготовки диска (фиг.7), заготовки которых могут быть обработаны предлагаемым устройством на операции чистовой и отделочной обработки группы отверстий.Figs. 8 and 9 show examples of component designs, in addition to the blank of the disk (Fig. 7), the blanks of which can be processed by the proposed device for finishing and finishing operations of a group of holes.
На фиг.8 представлена обрабатываемая заготовка - втулка, имеющая группу из четырех обрабатываемых внутренних шлицевых пазов. Обрабатываемым инструментом для этой заготовки является инструмент с квадратным поперечным сечением деформирующе-режущих элементов (не показана). Кроме того, при обработки пазов в заготовке - втулке используется технологическая вставка, форма которой приведена на фиг.8 и которая устанавливается в центральное отверстие втулки.On Fig presents the workpiece - sleeve, having a group of four processed internal spline grooves. The tool to be machined for this workpiece is a tool with a square cross section of deforming cutting elements (not shown). In addition, when processing grooves in the workpiece-sleeve, a technological insert is used, the shape of which is shown in Fig. 8 and which is installed in the central hole of the sleeve.
На фиг.9 представлена обрабатываемая заготовка - диск, имеющий группу из четырех обрабатываемых внешних шлицевых пазов. Обрабатываемым инструментом для этой заготовки является оправка с квадратным поперечным сечением с деформирующе-режущими элементами (не покаана). При обработки пазов в заготовке - диске используется технологическая вставка втулка, форма которой приведена на фиг.9 и в центральное отверстие которой устанавливается обрабатываемый диск.Figure 9 presents the workpiece to be processed — a disk having a group of four machined external spline grooves. The tool to be machined for this workpiece is a mandrel with a square cross section with deforming and cutting elements (not shown). When processing grooves in the workpiece - disk, a technological insert is used, the sleeve, the shape of which is shown in Fig. 9 and into the central hole of which the machined disk is installed.
Пример. Обрабатывали с использованием предлагаемого устройства четыре отверстия диаметром 30 мм в заготовке диска (фиг.7) из материала - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 15,8 кг.Example. Processed using the proposed device, four holes with a diameter of 30 mm in the blank of the disk (Fig.7) made of material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight - 15.8 kg.
Обработку производили четырьмя инструментами с двумя деформирующе-режущими элементами каждый, диаметром элемента 30 мм и высотой 15 мм, из стали Х12МФ по ГОСТ 5950-2000 HRC 58…62, имеющими: длину заборного конуса 9 мм, обратного конуса 4,5 мм, ширину ленточки 1,5 мм, углы: α=4,5°, β=7,5°, γ=5°, ω=35°, длина рабочего участка режущей кромки более 7,4 мм.The processing was carried out by four tools with two deforming and cutting elements each, with an element diameter of 30 mm and a height of 15 mm, made of X12MF steel according to GOST 5950-2000 HRC 58 ... 62, having: length of the
Обработку вели на модернизированном вертикально-протяжном станке мод. 7Б65 с использованием специального ГТИ - гидравлического генератора импульсов [3, 4]. Модернизация касалась перевода станка из «тянущего» режима в «толкающий», установки на станке, на толкающем штоке волновода, бойка и корпуса гидроцилиндра, осуществляющих дополнительное периодическое импульсное нагружение инструментов.Processing was carried out on a modernized vertical broaching machine mod. 7B65 using a special GTI - a hydraulic pulse generator [3, 4]. The modernization concerned the transfer of the machine from the “pulling” mode to the “pushing” mode, installation on the machine, on the pushing rod of the waveguide, the hammer and the cylinder body, which carry out additional periodic pulse loading of the tools.
Смазочно-охлаждающая жидкость - сульфофрезол. Скорость обработки Snp=4 м/мин. Наибольшее значение энергии ударов, развиваемые ГГИ, А=280 Дж (сила удара 260 кН, скорость удара 7,2 м/с), при частоте ударов f=5…15 Гц. Натяг инструмента составлял i=0,1…0,25 мм на диаметр. Статическое нагружение осуществлялось силой до РСТ=40 кН.Cutting fluid - sulfofresol. Processing speed S np = 4 m / min. The greatest value of the impact energy developed by the GGI is A = 280 J (impact force 260 kN, impact velocity 7.2 m / s), with an impact frequency f = 5 ... 15 Hz. The interference fit was i = 0.1 ... 0.25 mm per diameter. Static loading was carried out by force up to P CT = 40 kN.
Обработка показала, что параметр шероховатости обработанных поверхностей отверстий уменьшился до значения Ra=0,5…0,065 мкм при исходном - Ra=5…6,5 мкм, производительность повысилась более чем в три раза по сравнению с раскатыванием трехроликовым раскатником и предварительным развертыванием, используемом на базовом предприятии в ОАО "Ливгидромаш". Энергоемкость процесса уменьшилась в 2,2 раза. Глубина упрочненного слоя достигла 1,6…2,1 мм. Наибольшая степень упрочнения составляла 18…25%. В результате статико-импульсной обработки эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более возросла в 1,9…2,3 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более - в 1,8…2,1 раза.The processing showed that the roughness parameter of the machined surface of the holes decreased to Ra = 0.5 ... 0.065 μm with the initial one - Ra = 5 ... 6.5 μm, the productivity increased more than three times in comparison with rolling with a three-roller rolling mill and the preliminary deployment used at the base enterprise in OAO Livhydromash. The energy intensity of the process decreased by 2.2 times. The depth of the hardened layer reached 1.6 ... 2.1 mm. The greatest degree of hardening was 18 ... 25%. As a result of static-pulse processing, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increased by 1.9 ... 2.3 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more by 1.8 ... 2.1 times.
Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность, вести обработку с большим натягом, значительной глубиной упрочненного слоя и достаточно высокой степенью упрочнения, высоким КПД и минимальной энергоемкостью оборудования.The proposed device allows to increase productivity, carry out processing with a high interference, a significant depth of the hardened layer and a sufficiently high degree of hardening, high efficiency and minimal energy consumption of the equipment.
Предлагаемое устройство расширяет технологические возможности комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием за счет применения статико-импульсного нагружения деформирующе-режущих инструментов в количестве, равном количеству обрабатываемых отверстий, а также за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом обрабатываемых внутренних поверхностей.The proposed device extends the technological capabilities of combined processing by cutting and surface plastic deformation through the use of static-pulse loading of deforming and cutting tools in an amount equal to the number of machined holes, as well as by controlling the depth of the hardened layer and the microrelief of the machined internal surfaces.
Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account
1. Патент РФ №2237552. МПК B23D 43/02. Деформирующее-режущая протяжка. С.К. Амбросимов, О. Н. Крюков. Заявка №2003109772/02. 07.04.2003; 10.10.2004 - прототип.1. RF patent No. 2237552. IPC B23D 43/02. Deformation cutting broach. S.K. Ambrosimov, O.N. Kryukov. Application No. 2003109772/02. 04/07/2003; 10/10/2004 - prototype.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С.397…410.2. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed. reslave. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1986. S.397 ... 410.
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. МПК6 В24В 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. №26.4. RF patent No. 2090342. IPC 6 V24V 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.
5. Патент РФ №2312757. МПК В24В 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. За явка №2006116871/02. 16.05.2006;. 20.12.2007.5. RF patent No. 2312757. IPC V24V 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. For the appearance of No. 2006116871/02. 05/16/2006 ;. 12/20/2007.
6. Патент РФ №2312754. МПК В24В 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. За явка №2006115432/02. 04.05.2006; 20.12.2007.6. RF patent No. 2312754. IPC V24V 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. For the appearance of No. 2006115432/02. 05/04/2006; 12/20/2007.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125442/02A RU2487785C2 (en) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Method of static pulse cutting with gaging of part bore inner surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125442/02A RU2487785C2 (en) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Method of static pulse cutting with gaging of part bore inner surfaces |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011125442A RU2011125442A (en) | 2012-12-27 |
| RU2487785C2 true RU2487785C2 (en) | 2013-07-20 |
Family
ID=48791316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125442/02A RU2487785C2 (en) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Method of static pulse cutting with gaging of part bore inner surfaces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2487785C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1815019C (en) * | 1991-05-30 | 1993-05-15 | Рижский технический университет | Device for broaching holes |
| RU2237552C1 (en) * | 2003-04-07 | 2004-10-10 | Липецкий государственный технический университет | Deforming-cutting broach |
| JP2006334705A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Nachi Fujikoshi Corp | Pushing broach |
| RU2312754C1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method for static-pulse broaching of openings |
| RU2336987C1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Device for static-pulse mandrelling with fabricated tool |
-
2011
- 2011-06-20 RU RU2011125442/02A patent/RU2487785C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1815019C (en) * | 1991-05-30 | 1993-05-15 | Рижский технический университет | Device for broaching holes |
| RU2237552C1 (en) * | 2003-04-07 | 2004-10-10 | Липецкий государственный технический университет | Deforming-cutting broach |
| JP2006334705A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Nachi Fujikoshi Corp | Pushing broach |
| RU2312754C1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method for static-pulse broaching of openings |
| RU2336987C1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Device for static-pulse mandrelling with fabricated tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011125442A (en) | 2012-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2336987C1 (en) | Device for static-pulse mandrelling with fabricated tool | |
| US20130136943A1 (en) | Process for producing a rotationally symmetric hollow part and hollow part produced thereby | |
| RU2336986C1 (en) | Method of static-pulse mandrelling with fabricated mandrel | |
| RU2487785C2 (en) | Method of static pulse cutting with gaging of part bore inner surfaces | |
| RU2478456C2 (en) | Method of static pulse cutting with gaging of part bore inner surfaces | |
| RU2460626C2 (en) | Device for static pulse mandrelling | |
| RU2460627C2 (en) | Method of mandrelling with static pulse loading | |
| RU2474486C1 (en) | Method of plastic forming and reaming part inner cylindrical surfaces by forming cutter | |
| RU2484928C2 (en) | Method of finishing parts cylindrical surfaces with their sizing and hardening | |
| RU2478025C1 (en) | Method finishing part cylindrical surfaces with their sizing and hardening | |
| RU2478457C1 (en) | Tool for finishing and gaging metallic inner cylindrical surfaces | |
| RU2291764C1 (en) | Combined tool for working openings by needle milling cutter at strengthening surface of openings | |
| RU2287426C1 (en) | Method of static-pulse expanding | |
| RU2457097C1 (en) | Method of static-pulsed elastic burnishing | |
| RU2280551C1 (en) | Method of static-pulse reeling of internal grooves | |
| RU2285601C1 (en) | Apparatus for static-pulse expanding of internal grooves | |
| RU2279961C1 (en) | Device for restoration of metal inner surfaces by static pulse rolling | |
| RU2469833C1 (en) | Static pulse processing device of gear wheels | |
| RU2286237C1 (en) | Method of recovery and hardening of the holes inner surfaces using the statico-pulsing internal roll burnishing | |
| RU2464152C2 (en) | Device for static-pulse elastic hardening | |
| RU2479408C2 (en) | Device for shaping outer splines by surface plastic straining | |
| RU2469834C1 (en) | Formation method of outside splines by surface plastic deformation | |
| RU2470761C2 (en) | Method of static pulse machining of gear wheels | |
| RU2311278C1 (en) | Working method by applying static load and pulse load to elastic deforming tool | |
| RU2317886C1 (en) | Mode of static-impulse processing of shaped surfaces with surface plastic deformation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130621 |