RU2632748C2

RU2632748C2 - Device for thermal power treatment of axisymetric parts

Info

Publication number: RU2632748C2
Application number: RU2016102938A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Расторгуев; Кирилл Олегович Семенов
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-10-09
Also published as: RU2016102938A

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: slipway is made with a frame on which the guides, stepper motors with a screw mechanism for supplying wedge prisms are placed. In the workpiece, which is fixed in the slipway on one side both in the axial and torsional directions, and on the other only in the axial direction, a twisting is created through a two-sided wedge.

EFFECT: improvement of the design of the device for thermal power treatment, ensuring the improvement of the quality of thermal power treatment.

4 dwg

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, а более конкретно к устройствам для термосиловой обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал».The invention relates to mechanical engineering technology, and more particularly to a device for thermo-power processing of low-rigidity axisymmetric parts of the “shaft” type.

Известно устройство для термосиловой обработки, содержащее многослойный сборно-секционный стапель, выполненный в виде трубы из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у изделия, внутреннее пространство которого заполнено наполнителем из песка с чугунной стружкой, радиаторы с радиальными пазами, установленные на наружной поверхности изделия по всей его длине, крышки подпятника и сферические пяты для жесткой фиксации изделия с обеих сторон относительно торцов стапеля [заявка СССР №4689434, C21D 9/06, 1985].A device for thermal power treatment is known, comprising a multilayer prefabricated sectional slipway made in the form of a pipe made of a material with a linear expansion coefficient greater than that of the product, the inner space of which is filled with sand filler with cast iron shavings, radiators with radial grooves mounted on the outer surface products along its entire length, thrust bearing covers and spherical heels for rigid fixation of the product on both sides relative to the ends of the slipway [USSR application No. 4689434, C21D 9/06, 1985].

Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия в конструкции сборного многослойного стапеля и большого количества радиаторов, а также вредные условия труда, т.к. при охлаждении устройства в масле наполнитель стапеля пропитывается маслом, а скорость его охлаждения очень мала, поэтому происходит выгорание масла и как следствие задымление производственных площадей.The disadvantage of this device is the design complexity due to the presence in the design of a prefabricated multilayer slipway and a large number of radiators, as well as harmful working conditions, because when the device is cooled in oil, the filler of the slipway is impregnated with oil, and its cooling rate is very low, so the oil burns out and, as a result, the production areas are smoked.

Известно устройство для термосиловой обработки, малой жесткости, включающее стапель, который выполнен в виде трубы из металла с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у изделия [авторское свидетельство СССР №1407969, кл. C21D 1/62, 1/63, 1988].A device for thermal power treatment, low rigidity, including the slipway, which is made in the form of a pipe made of metal with a coefficient of linear expansion greater than that of the product [USSR copyright certificate No. 1407969, class. C21D 1/62, 1/63, 1988].

Недостатком данного устройства является ограниченные технологические возможности, т.к. вал испытывает только деформации растяжения, при этом при обработке возможно проявление неравномерной по длине вала остаточной деформации, что, следовательно, ведет к нестабильности геометрии детали в эксплуатационной период и потере точности.The disadvantage of this device is the limited technological capabilities, because the shaft experiences only tensile deformations, while during the processing, the manifestation of residual deformation non-uniform along the shaft length is possible, which, consequently, leads to instability of the part geometry during the operational period and loss of accuracy.

Известно устройство для термосиловой обработки, включающее стапель, который выполнен в виде трубы из металла с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у изделия, резьбовым механизмом фиксации детали с обоих концов в виде двух крышек с центральным отверстием, переходящим в отверстие с внутренней сферической поверхностью, двух шайб-сфер и двух гаек для силового замыкания и тяг с резьбой на внутренней и наружной поверхностях [патент РФ №2260628, кл. C21D 9/06, 2003].A device for thermal power treatment is known, including a slipway, which is made in the form of a metal pipe with a linear expansion coefficient greater than the product, by a threaded mechanism for fixing the part from both ends in the form of two covers with a central hole passing into the hole with an internal spherical surface, two washers-spheres and two nuts for power circuit and rods with thread on the inner and outer surfaces [RF patent No. 2260628, cl. C21D 9/06, 2003].

Недостатком данного устройства является ограниченные технологические возможности, т.к. вал испытывает только деформации растяжения, при этом при обработке возможна неравномерная по длине вала остаточная деформация, что ведет к нестабильности геометрии детали в эксплуатационном периоде и потере точности.The disadvantage of this device is the limited technological capabilities, because the shaft undergoes only tensile deformations, while during processing a non-uniform residual deformation is possible along the shaft length, which leads to instability of the part geometry in the operational period and loss of accuracy.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению, выбранным в качестве прототипа, является устройство для термосиловой обработки валов, которое содержит вертикально установленный стапель, выполненный из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у детали с резьбой на обоих концах, резьбовой механизм фиксации детали с обоих концов в виде двух опорных крышек с отверстиями в центре, выполненных с возможностью неразъемного соединения со стапелем с использованием устанавливаемых в отверстиях крышек, цилиндрических тяг с резьбой на внутренней и наружной поверхностях, причем по внутренней резьбе фиксируют деталь, а по наружной - гайку для силового замыкания, стапель выполнен в виде цилиндрической трубы с фланцами на обоих концах, служащими для размещения на них опорных крышек, верхняя из которых выполнена с возможностью вращения ее относительно стапеля в крутильном направлении, а нижняя - жестко зафиксирована, тяги выполнены с возможностью ограничения их поворота в крутильном направлении посредством осей, устанавливаемых в отверстиях тяг, при этом верхний фланец стапеля выполнен с профильной отбортовкой, имеющей выступы, размещенные диаметрально напротив друг друга, а в теле верхней опорной крышки радиально и симметрично установлены оси, выступающие наружу концы которых выполнены с возможностью контактного взаимодействия с профильной поверхностью верхнего фланца стапеля, нижняя тяга выполнена с возможностью силового замыкания с использованием сферической шайбы, поджимаемой гайкой и размещенной в сферическом гнезде нижней опорной крышки, а также с возможностью силового размыкания оси тяги выполнением диаметрального отверстия в виде продольного паза, сопрягаемого с таким же пазом в теле нижней опорной крышки, а верхняя тяга выполнена с возможностью предотвращения прокручивания гайки относительно верхней опорной крышки с использованием штифтов, распределенных в продольном направлении в полуцилиндрических углублениях граней гайки и цилиндрических отверстиях тела верхней опорной крышки [патент РФ №2381281, кл. C21D 8/00, C21D 9/28, 2010].The closest device of the same purpose to the claimed invention, selected as a prototype, is a device for thermal processing of shafts, which contains a vertically mounted slipway made of a material with a linear expansion coefficient greater than that of a part with a thread at both ends, a threaded locking mechanism parts from both ends in the form of two support covers with holes in the center, made with the possibility of one-piece connection with the slipway using installed in the holes of the roof necks, cylindrical rods with threads on the inner and outer surfaces, moreover, the part is fixed on the internal thread, and on the external - a nut for power closure, the slipway is made in the form of a cylindrical pipe with flanges at both ends, used to place support covers on them, the upper which are made to rotate it relative to the slipway in the torsional direction, and the lower one is rigidly fixed, the rods are configured to limit their rotation in the torsional direction by means of axes mounted in the hole tensions of the rods, while the upper flange of the slipway is made with profile flanging having protrusions placed diametrically opposite to each other, and in the body of the upper support cover axes are installed radially and symmetrically, the outward-facing ends of which are made with the possibility of contact interaction with the profile surface of the upper flange of the slipway, the lower link is made with the possibility of power closure using a spherical washer, a compressible nut and placed in the spherical socket of the lower support cover, as well as by force opening the thrust axis by making a diametrical hole in the form of a longitudinal groove mating with the same groove in the body of the lower support cover, and the upper rod is made to prevent the nut from twisting relative to the upper supporting cover using pins distributed in the longitudinal direction in the half-cylindrical recesses of the nut faces and cylindrical openings of the upper support cover body [RF patent No. 2381281, class. C21D 8/00, C21D 9/28, 2010].

Недостатком данного устройства является ограниченные технологические возможности, так как стапель имеет один профиль отбортовки и соответственно один угол закручивания, а также привязка закручивания к осевым деформациям.The disadvantage of this device is the limited technological capabilities, since the slipway has one flanging profile and, accordingly, one twist angle, as well as the binding of the twist to axial deformations.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является совершенствование конструкции устройства для термосиловой обработки, обеспечивающее повышение качества термосиловой обработки.The problem to which the invention is directed, is to improve the design of the device for thermal power treatment, providing an increase in the quality of thermal power treatment.

Задача решается тем, что в устройстве для термосиловой обработки осесимметричных деталей, содержащем вертикально установленный стапель, выполненный из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у детали с резьбой на обоих концах, резьбовой механизм фиксации детали с обоих концов в виде двух опорных крышек с отверстиями в центре, выполненных с возможностью неразъемного соединения со стапелем с использованием устанавливаемых в отверстиях крышек, цилиндрических тяг с резьбой на внутренней и наружной поверхности, причем по внутренней резьбе фиксируют деталь, а по наружной - гайку для силового замыкания, стапель выполнен в виде цилиндрической трубы с фланцами на обоих концах, служащими для размещения на них опорных крышек, верхняя из которых выполнена с возможностью вращения ее относительно стапеля в крутильном направлении, а нижняя - жестко зафиксирована, нижняя тяга выполнена с возможностью ограничения ее поворота в крутильном направлении посредством оси, устанавливаемой в отверстии нижней тяги, нижняя тяга выполнена с возможностью силового замыкания с использованием сферической шайбы, поджимаемой гайкой и размещенной в сферическом гнезде нижней опорной крышки, а также с возможностью силового размыкания оси нижней тяги выполнением диаметрального отверстия в виде продольного паза в теле нижней опорной крышки, верхняя тяга имеет лыски, по которым устанавливается двухсторонний клин, который с противоположных сторон поджимается клиновыми призмами, связанными каждый отдельно через шпонку и ходовой винт с шаговыми двигателями, причем клиновые призмы проходят в пазах направляющих, при этом верхняя опорная крышка, направляющие, шаговые двигатели закрепляются на раме Π -образной формы.The problem is solved in that in a device for thermoset machining axisymmetric parts containing a vertically mounted slipway made of a material with a linear expansion coefficient greater than that of a part with thread on both ends, the threaded mechanism for fixing the part on both ends in the form of two support covers with holes in the center, made with the possibility of one-piece connection with the slipway using the covers installed in the holes, cylindrical rods with threads on the inner and outer surfaces, and the part is fixed on the internal thread, and on the external - a nut for power closure, the slipway is made in the form of a cylindrical pipe with flanges at both ends, which serve to place support covers on them, the upper of which is made to rotate it relative to the slipway in a torsional direction, and the lower one is rigidly fixed, the lower rod is made with the possibility of limiting its rotation in the torsional direction by means of an axis installed in the hole of the lower rod, the lower rod is made with the possibility of power circuit using a spherical washer, a tightening nut and placed in the spherical socket of the lower support cover, as well as with the possibility of force opening the axis of the lower link by making a diametrical hole in the form of a longitudinal groove in the body of the lower support cover, the upper link has flats that establish a double-sided wedge, which from opposite sides it is pressed by wedge prisms, each individually connected through a key and a threaded spindle with stepper motors, and the wedge prisms pass in the grooves of the guides, that the upper bearing cap, guides, stepper motors are fixed to the frame Π -shaped.

Выполнение верхней тяги с лысками позволяет передавать максимальный крутящий момент на заготовку за счет большей несущей способности данного соединения.The implementation of the upper thrust with flats allows you to transfer maximum torque to the workpiece due to the greater bearing capacity of this connection.

Установка на лыски верхней тяги двухстороннего клина создает крутящий момент на одном конце заготовки, создавая сдвиговые деформации по всей длине вала.Installation on the flats of the upper thrust of a double-sided wedge creates torque at one end of the workpiece, creating shear deformations along the entire length of the shaft.

Поджим двухстороннего клина с противоположных сторон клиновыми призмами обеспечивает усиление крутящего момента за счет клинового передаточного механизма и не создает изгибающего момента на валу за счет уравновешивания поперечных сил.The pressing of a double-sided wedge from opposite sides by wedge prisms provides increased torque due to the wedge gear mechanism and does not create bending moment on the shaft due to balancing the transverse forces.

Связь отдельно через шпонку и ходовой винт с шаговыми двигателями каждой клиновой призмы обеспечивает расширение технологических возможностей из-за простоты регулирования крутящим моментом по времени и величине, не привязываясь к осевым температурным деформациям.Communication separately through a key and a threaded spindle with stepper motors of each wedge prism provides the expansion of technological capabilities due to the ease of torque control in time and magnitude, without being tied to axial temperature deformations.

Размещение клиновых призм в пазах направляющих повышает жесткость конструкции, уменьшает до минимума величину изгибающего момента.The placement of wedge prisms in the grooves of the rails increases the rigidity of the structure, minimizes the magnitude of the bending moment.

Закрепление верхней опорной крышки, направляющих, шаговых двигателей на раме Π-образной формы делает конструкцию компактной и легко регулируемой.The fastening of the upper support cover, guides, stepper motors on the ра-shaped frame makes the design compact and easily adjustable.

Устройство для термосиловой обработки иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, где приведен общий вид, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.The thermal power treatment device is illustrated by the drawings shown in FIG. 1, which shows a general view, FIG. 2 is a view A in FIG. 1, in FIG. 3 is a view B in FIG. 1, in FIG. 4 is a section bb in FIG. one.

Устройство для ТСО для фиксации заготовки 1 с резьбовыми концами содержит нижнюю тягу 2 и верхнюю тягу 3, которые проходят через нижнюю опорную крышку 4 и верхнюю опорную крышку 5 со сферическими шайбами 6. Нижняя тяга 2 и верхняя тяга 3 в осевом направлении фиксируются гайками 7. В крутильном направлении нижняя тяга 2 фиксируется осью 8, проходящей в отверстие нижней опорной крышки 4, которая жестко соединяется со стапелем 9 винтами (не показаны), внутри которого проходит заготовка 1. На стапель накручивается нагревательный элемент 10. Верхняя часть стапеля 9 крепится к раме 11 П-образной формы винтами (не показаны). Верхняя тяга 3 имеет лыски 12, по которым с ней контактирует двухсторонний клин 13. Двухсторонний клин 13 поджимается клиновыми призмами 14, которые через ходовой винт 15 и шпонку 16 связаны с шаговыми двигателями 17. Клиновые призмы 14 проходят в пазу направляющих 18, которые зафиксированы на раме 11 винтами 19. Шаговые двигатели 17 закрепляются на раме 11 винтами 20.The device for TCO for fixing the workpiece 1 with threaded ends contains a lower link 2 and an upper link 3, which pass through the lower support cover 4 and the upper support cover 5 with spherical washers 6. The lower link 2 and upper link 3 in the axial direction are fixed with nuts 7. In the torsional direction, the lower link 2 is fixed by an axis 8 passing into the hole of the lower support cover 4, which is rigidly connected to the slipway 9 with screws (not shown), inside which the workpiece 1 passes. The heating element 10 is screwed onto the slipway. The upper part l slipway 9 is attached to the frame 11 of the U-shaped screws (not shown). The upper link 3 has flats 12 along which a double-sided wedge 13 is in contact with it. The double-sided wedge 13 is pressed by the wedge prisms 14, which are connected through the spindle 15 and the key 16 to the stepper motors 17. The wedge prisms 14 pass into the groove of the guides 18, which are fixed on the frame 11 with screws 19. The stepper motors 17 are fixed to the frame 11 with screws 20.

Устройство для ТСО работает следующим образом. На заготовку 1 навинчиваются до упора в дно резьбовых отверстий нижняя тяга 2 и верхняя тяга 3. На верхнюю тягу 3 навинчивают гайку 7 и закрепляют двухсторонний клин 13. Затем заготовку 1 с нижней тягой 2 и верхней тягой 3 опускают в стапель 9 через нижнюю опорную крышку 4 и верхнюю опорную крышку 5 с опорой гайки 7 на сферическую шайбу 6. В нижнюю тягу 2 через нижнюю опорную крышку 4 вставляют ось 8 для фиксации нижней тяги 2 в крутильном направлении относительно стапеля 9. С опорой на сферическую шайбу 6 затягивают гайку 7 на нижней тяге 2, задавая определенный натяг в осевом направлении. Далее включают нагревательный элемент 10. Стапель удлиняется при температурном расширении больше, чем заготовка 1, создавая в ней осевые деформации. В контакт с двухсторонним клином 13 вводят клиновые призмы 14. В соответствии с алгоритмом работы производят включение шаговых двигателей 17, которые через ходовые винты 15 и шпонки 16 перемещаются в радиальном направлении по отношению к заготовке 1, за счет чего производят поворот двухстороннего клина 13 на заданный угол.A device for TCO works as follows. The lower link 2 and the upper link 3 are screwed onto the workpiece 1 until they stop in the bottom of the threaded holes. The nut 7 is screwed onto the upper link 3 and the double-sided wedge 13 is fastened. Then the workpiece 1 with the lower link 2 and the upper link 3 is lowered into the stock 9 through the lower support cover 4 and the upper support cover 5 with the nut 7 supported on the spherical washer 6. In the lower link 2, the axis 8 is inserted through the lower support 4 to fix the lower link 2 in a torsion direction relative to the berth 9. With the support on the spherical washer 6, tighten the nut 7 on the lower traction 2, specifying enny preload in the axial direction. Next, a heating element 10 is included. The building berth lengthens with thermal expansion more than the workpiece 1, creating axial strains in it. The wedge prisms 14 are brought into contact with the double-sided wedge 13. In accordance with the operation algorithm, the stepper motors 17 are turned on, which, through the lead screws 15 and the dowels 16, are moved in the radial direction with respect to the workpiece 1, due to which the double-sided wedge 13 is rotated by a predetermined angle.

Использование данного устройства позволяет повысить качество термосиловой обработки.The use of this device allows to improve the quality of thermal power treatment.

Claims

A device for thermoset machining axisymmetric parts, comprising a vertically mounted slipway with a heating element, which is made with flanges and from a material having a linear expansion coefficient greater than the workpiece with thread on both ends, two support covers placed in the slip flanges with holes in the center two cylindrical rods installed in the holes of the covers with a thread on the inner and outer surfaces for fixing on the internal thread of the part and with a support nut for power contacting the external thread, while the upper cover is made to rotate it relative to the slipway in a torsional direction, and the lower cover is rigidly fixed, and the lower link is configured to limit its rotation in the torsional direction by means of an axis mounted in the hole of the lower link, a spherical washer, located in the lower support cover, and the support nut and with the possibility of force breaking with the said axis of the lower link, characterized in that it is equipped with a U-shaped frame with installed stepper motors and guides with grooves in which are located the wedge prisms with spindles and a two-sided wedge fixed on the upper link, in contact with the wedge prisms on both sides, the spindles are connected to the motors, and the upper support cover is placed on the frame and is made with flats in contact with a double-sided wedge by pressing them from opposite sides with wedge prisms.