RU2542214C1 - Method of parts flaring by ball tool - Google Patents
Method of parts flaring by ball tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542214C1 RU2542214C1 RU2013150938/02A RU2013150938A RU2542214C1 RU 2542214 C1 RU2542214 C1 RU 2542214C1 RU 2013150938/02 A RU2013150938/02 A RU 2013150938/02A RU 2013150938 A RU2013150938 A RU 2013150938A RU 2542214 C1 RU2542214 C1 RU 2542214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ball
- contact pressure
- parts
- rolling
- plastic deformation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке деталей методами поверхностного пластического деформирования (ППД), в частности к раскатыванию отверстий в деталях, валов, втулок и пр., и может быть использовано в авиадвигателестроении, турбостроении, судостроении, автомобилестроении и других областях техники при изготовлении и ремонте цилиндрических полых деталей и деталей с отверстиями.The invention relates to finishing and hardening of parts by surface plastic deformation (PPD), in particular to rolling holes in parts, shafts, bushings, etc., and can be used in aircraft engine building, turbine construction, shipbuilding, automotive and other technical fields in the manufacture and repair of cylindrical hollow parts and parts with holes.
Под раскатыванием понимается качение инструмента (шара) по внутренней обрабатываемой поверхности [Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, с.13].By rolling is meant the rolling of a tool (ball) on the inner surface to be machined [L. Odintsov Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation. Directory. - M .: Mechanical Engineering, 1987, p.13].
Известен способ раскатывания деталей шаровым инструментом, включающий внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность с контактным давлением Рк, обеспечивающим необходимую глубину внедрения, и его перемещение по обрабатываемой поверхности, при этом величину нормальной силы Рн определяют по формулеA known method of rolling parts with a ball tool, including the introduction of a deforming element into the work surface with a contact pressure P to provide the necessary penetration depth, and its movement along the work surface, while the normal force value P n is determined by the formula
гдеWhere
Рк - контактное давление;P to - contact pressure;
R - радиус деформирующего инструмента;R is the radius of the deforming tool;
α - угол вдавливания, зависящий от свойств материала, размеров детали и инструмента (см. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. 14, 15, 147 с.).α is the angle of indentation, depending on the properties of the material, the dimensions of the part and tool (see Papshev D. D. Finishing and hardening by surface plastic deformation. M .: Mashinostroenie, 1978. 14, 15, 147 pp.).
Известно, что от правильно заданного контактного давления Рк зависят эксплуатационные свойства; неудачный выбор данного параметра может вызвать частичное разрушение поверхности (отслаивание) и понизить долговечность детали (изделия) в целом (см. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. 14, 15 с.).It is known that operational properties depend on a correctly set contact pressure P k ; an unsuccessful choice of this parameter can cause partial destruction of the surface (peeling) and reduce the durability of the part (product) as a whole (see Papshev D.D. Finishing-hardening treatment by surface plastic deformation. M .: Mashinostroenie, 1978. 14, 15 p.) .
Величину контактного давления Рк, входящую в формулу (1), для каждого конкретного изделия определяют экспериментальным путем, используя несколько партий опытных образцов, несмотря на это величина контактного давления Рк является приблизительной, что снижает качество поверхностного слоя и, как следствие, отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах детали (изделия) в целом.The magnitude of the contact pressure P k , which is included in formula (1), for each particular product is determined experimentally using several batches of prototypes, despite this, the magnitude of the contact pressure P k is approximate, which reduces the quality of the surface layer and, as a result, negatively affects on the operational properties of the part (product) as a whole.
Технический результат заявленного изобретения - повышение эксплуатационных свойств путем повышения качества поверхностного слоя детали.The technical result of the claimed invention is to increase operational properties by improving the quality of the surface layer of the part.
Под качеством поверхностного слоя понимают шероховатость, глубину и степень наклепа, характер и величину остаточных напряжений (см. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978, 144 с.).The quality of the surface layer is understood as the roughness, depth and degree of hardening, the nature and magnitude of the residual stresses (see Papshev D. D. Finishing and hardening by surface plastic deformation. M .: Mashinostroenie, 1978, 144 pp.).
Указанный результат достигается тем, что в способе раскатывания деталей шаровым инструментом, включающем внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность с контактным давлением Рк, обеспечивающим необходимую глубину внедрения, и его перемещение по обрабатываемой поверхности, согласно изобретению, величину контактного давления Рк определяют по формулеThe specified result is achieved by the fact that in the method of rolling parts with a ball tool, including the introduction of a deforming element into the work surface with contact pressure P to provide the necessary penetration depth, and its movement along the work surface, according to the invention, the contact pressure P to is determined by the formula
гдеWhere
σs - предел текучести;σ s - yield strength;
D - диаметр шара;D is the diameter of the ball;
hу - упругая деформация;h y - elastic deformation;
hп - пластическая деформация.h p - plastic deformation.
Данная формула учитывает физико-механические свойства материала деталей и параметры обработки, что позволяет ее использовать для каждого конкретного случая, исключая при этом проведение эксперимента.This formula takes into account the physicomechanical properties of the material of the parts and the processing parameters, which allows it to be used for each specific case, excluding the experiment.
На чертеже изображена схема внедрения деформирующего элемента в виде шара в поверхность детали.The drawing shows a diagram of the introduction of a deforming element in the form of a ball in the surface of the part.
На чертеже обозначены: шар 1, обрабатываемая деталь - вал 2, dотп. - диаметр отпечатка, hу - величина упругой деформации; hп - величина пластической деформации.The drawing shows: ball 1, the workpiece - shaft 2, d OTP. - imprint diameter, h у - value of elastic deformation; h p - the value of plastic deformation.
Реализация способа рассмотрена на примере раскатки внутреннего диаметра вала компрессора авиационного газотурбинного двигателя при необходимой глубине деформированного слоя δн=1 мм из материала ЭИ961Ш.The implementation of the method is considered on the example of rolling the inner diameter of the compressor shaft of an aircraft gas turbine engine with the required depth of the deformed layer δ n = 1 mm from material EI961Sh.
В качестве шарового инструмента выбирают упругий одношаровой раскатник. Устройство для раскатывания (раскатник) и способ его работы стандартны (см., например, Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, с.57). В зависимости от заданной глубины деформированного слоя выбирают размер деформирующего устройства - шар с диметром D, равным 15 мм, назначают режим обработки, рассчитывают контактное давление Рк по формуле (2) и в зависимости от величины контактного давления Рк определяют величину нормальной силы.As a spherical tool, an elastic single-ball coil is selected. The device for rolling (rolling) and the method of its operation are standard (see, for example, L. Odintsov. Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation. Reference book. - M.: Mashinostroenie, 1987, p. 57). Depending on the specified depth of the deformed layer, the size of the deforming device is selected - a ball with a diameter D of 15 mm, a treatment mode is assigned, the contact pressure P k is calculated by formula (2) and the normal force value is determined depending on the contact pressure P k .
Величину контактного давления Рк рассчитывают следующим образом.The magnitude of the contact pressure P to calculated as follows.
По известной формуле According to the well-known formula
гдеWhere
δн - заданная глубина деформированного слоя;δ n - the specified depth of the deformed layer;
dотп. - диаметр отпечатка.d TNA. - diameter of the print.
(Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, с.18) определяют диаметр отпечатка:(Odintsov L.G. Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation. Handbook. - M.: Mechanical Engineering, 1987, p. 18) determine the diameter of the print:
dотп.=δн:1,5=1,0:1,5=0,666≈0,7 ммd TNA. = δ n : 1.5 = 1.0: 1.5 = 0.666≈0.7 mm
По известным формулам определяют:The known formulas determine:
величину упругой деформации hy elastic strain h y
гдеWhere
D - диаметр шара;D is the diameter of the ball;
σs - предел текучести; в конкретном примере σs=85 кГс/мм2E - модуль упругости;σ s - yield strength; in a specific example, σ s = 85 kG / mm 2 E is the elastic modulus;
в конкретном примере Е=20000 кГс/мм2 in a specific example, E = 20,000 kgf / mm 2
hу=2,4(D:2)(2σs:E)2=2,4×(15:2)×(2×85:20000)2=0,0013 мм=1,3 мкмh y = 2.4 (D: 2) (2σ s : E) 2 = 2.4 × (15: 2) × (2 × 85: 20000) 2 = 0.0013 mm = 1.3 μm
- величину пластической деформации hп - the value of plastic deformation h p
гдеWhere
rотп. - радиус отпечатка;r Otp. - radius of the print;
D - диаметр шара.D is the diameter of the ball.
hп=(rотп.)2:D=(0,35)2:15=0,008 мм=8,0 мкмh p = (r sp. ) 2 : D = (0.35) 2 : 15 = 0.008 mm = 8.0 μm
Вычисляют по формуле (2) величину контактного давления:Calculate by the formula (2) the magnitude of the contact pressure:
Рк=9σsD (hy+hп)=9×85×15(0,0013+0,008)-106 кГсP k = 9σ s D (h y + h p ) = 9 × 85 × 15 (0.0013 + 0.008) -106 kG
По величине контактного давления либо рассчитывают величину нормальной силы Рн, либо данную величину определяют по табличным данным.The magnitude of the contact pressure or calculate the magnitude of the normal force P n , or this value is determined from the table data.
Далее осуществляют операцию раскатывания.Next, the rolling operation is carried out.
Деталь 2 (вал) закрепляют в шпинделе горизонтального токарного станка и придают ей вращательное движение. С помощью вспомогательных элементов раскатника (шток, пружина, передаточные шарики, поворотная гайка) и деформирующего устройства - шара 1 (изготовленного, например, из подшипниковых сталей ШХ15, ШХ20СТ и др.) устанавливают величину нормальной силы Рн в соответствии с расчетной величиной контактного давления Рк. Затем раскатник с шаром 1 подводят к вращающейся детали 2, шар 1 внедряют в обрабатываемую поверхность детали 2 (вала) на глубину внедрения Н=0,009 мм для обеспечения требуемой глубины деформированного слоя δн=1 мм и осуществляют продольное перемещение шара по обрабатываемой поверхности. При этом, при перемещении деформирующего элемента - шара - по обрабатываемой поверхности контролируют величину нормальной силы в пределах Рн±5% (Рн плюс или минус 5%), не допуская выхода за этот предел с помощью изменения.Part 2 (shaft) is fixed in the spindle of a horizontal lathe and gives it a rotational movement. Using auxiliary elements of the rolling mill (rod, spring, transfer balls, rotary nut) and a deforming device - ball 1 (made, for example, of bearing steels ШХ15, ШХ20СТ, etc.), the value of the normal force P n is determined in accordance with the calculated value of the contact pressure R to . Then, the roller with the ball 1 is brought to the rotating part 2, the ball 1 is introduced into the workpiece surface of the part 2 (shaft) to the penetration depth H = 0.009 mm to provide the required depth of the deformed layer δ n = 1 mm, and the ball is longitudinally moved along the treated surface. In this case, when moving the deforming element - the ball - on the surface to be treated, the normal force value is controlled within P n ± 5% (P n plus or minus 5%), avoiding going beyond this limit by means of a change.
В противном случае невозможно обеспечить должного качества обрабатываемой поверхности.Otherwise, it is impossible to ensure the proper quality of the processed surface.
По окончании процесса раскатывания раскатник отводят в исходное положение, а деталь снимают со станка.At the end of the rolling process, the rolling unit is returned to its original position, and the part is removed from the machine.
Claims (1)
Рк=9σsD(hу+hп), где
σs - предел текучести;
D - диаметр шара;
hу - упругая деформация;
hп - пластическая деформация. The method of rolling parts with a ball tool, including the introduction of a deforming element into the work surface with a contact pressure P to provide the necessary penetration depth, and its movement along the work surface, characterized in that the contact pressure is determined by the formula
P k = 9σ s D (h y + h p ), where
σ s - yield strength;
D is the diameter of the ball;
h y - elastic deformation;
h p - plastic deformation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150938/02A RU2542214C1 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Method of parts flaring by ball tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150938/02A RU2542214C1 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Method of parts flaring by ball tool |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542214C1 true RU2542214C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013150938/02A RU2542214C1 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Method of parts flaring by ball tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542214C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5826453A (en) * | 1996-12-05 | 1998-10-27 | Lambda Research, Inc. | Burnishing method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a workpiece |
RU2283747C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Method for processing discontinuous surfaces by surface plastic deforming |
RU2407622C1 (en) * | 2009-07-09 | 2010-12-27 | Сергей Евгеньевич Шейкин | Method of spherical article processing by surface plastic strain |
-
2013
- 2013-11-18 RU RU2013150938/02A patent/RU2542214C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5826453A (en) * | 1996-12-05 | 1998-10-27 | Lambda Research, Inc. | Burnishing method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a workpiece |
RU2283747C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Method for processing discontinuous surfaces by surface plastic deforming |
RU2407622C1 (en) * | 2009-07-09 | 2010-12-27 | Сергей Евгеньевич Шейкин | Method of spherical article processing by surface plastic strain |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SLAVOV et al. | DESIGN AND FEM STATIC ANALYSIS OF AN INSTRUMENT FOR SURFACE PLASTIC DEFORMATION OF NON-PLANAR FUNCTIONAL SURFACES OF MACHINE PARTS. | |
RU2542214C1 (en) | Method of parts flaring by ball tool | |
US20180156275A1 (en) | Method for producing rolling bearing rings and rolling bearing | |
JP2008025780A (en) | Manufacturing method of cage for cross groove type constant velocity universal joint | |
JP2005118835A (en) | Warm spinning method, spinning machine, bottomed thin-walled cylindrical body and thin-walled cylindrical body | |
JP2011208751A (en) | Rolling bearing, method for manufacturing roller, and roller machining device | |
Nosenko et al. | The determination of axial displacements during bearing end face grinding | |
RU2666205C1 (en) | Method of surface plastic deformation | |
RU2478031C2 (en) | Method of residual stress relaxation | |
JP6520547B2 (en) | Method of manufacturing test piece | |
CN108080886A (en) | A kind of processing method of bearing washer | |
RU2503532C1 (en) | Method of combined processing by turning and surface plastic deformation | |
RU2384397C1 (en) | Procedure for centrifugal strengthening of screws | |
JP4284951B2 (en) | Method of manufacturing bearing ring for ball bearing | |
JP2003329048A (en) | Manufacturing method for bearing raceway member | |
RU2548848C1 (en) | Method of surface plastic deformation | |
RU2583520C1 (en) | Method of processing ring part by continuous rolling with three rolls | |
WO2019103039A1 (en) | Rolling part, bearing, and production method therefor | |
US20130313755A1 (en) | Device and method for treating a ceramic workpiece | |
JP7073193B2 (en) | Rolling parts, bearings and their manufacturing methods | |
JP2015072030A (en) | Method of manufacturing conical roller, and conical roller bearing | |
RU2412038C1 (en) | Impact-reeling tool with axially shifted indenters | |
CN103878553B (en) | The processing method of high accuracy V-ring shape bearing assembly | |
JP7240815B2 (en) | Rolling component manufacturing method and bearing manufacturing method | |
JP2005226714A (en) | Rolling part, rolling device using the same, and method of manufacturing the rolling part and the rolling device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170622 |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190821 |