RU2751947C1

RU2751947C1 - Device for finishing and hardening treatment

Info

Publication number: RU2751947C1
Application number: RU2021103014A
Authority: RU
Inventors: Семен Азикович Зайдес; Минь Куан Хо
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2021-07-21

Abstract

FIELD: finishing and hardening processing.SUBSTANCE: invention relates to a device for finishing and hardening processing. The device contains a gear motor, a disk fixed on the axis of the gear motor, a rocker arm, a pin connecting the disk with the rocker arm, and a fixed support with the axis on which the rocker arm is mounted. At one end of the rocker arm, a deforming element is fixed, made in the form of a circular sector, and at the other end, a disk with a horizontal groove for converting the rotational motion from the geared motor into an oscillating circular motion of the deforming element.EFFECT: invention ensures the manufacturability of the claimed device and its compactness.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для обработки наружных поверхностей вращения, основанных на поверхностном пластическом деформировании, и предназначено для использования в различных отраслях металлообрабатывающей промышленности.The invention relates to a device for processing the outer surfaces of rotation, based on surface plastic deformation, and is intended for use in various branches of the metalworking industry.

Известны конструкции инструментов для обработки поверхностей деталей широким выглаживанием, состоящие из корпуса и выглаживателя, изготавливаемого из сверхтвердых материалов (Лукьянов А.А. и др. Инновационный технологический процесс обработки широким выглаживанием // Технические науки – от теории к практике. 2012, № 7-1).Known designs of tools for surface treatment of parts by wide burnishing, consisting of a body and a burner made of superhard materials (Lukyanov AA and others. Innovative technological process of wide burnishing // Technical sciences - from theory to practice. 2012, No. 7- one).

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются деформирующий элемент в виде стержня с цилиндрической рабочей поверхностью и корпус для удержания деформирующего инструмента.The features of the analogue, which coincide with the essential features of the claimed invention, are a deforming element in the form of a rod with a cylindrical working surface and a body for holding the deforming tool.

К недостаткам известного аналога можно отнести большую величину силы прижатия выглаживающего инструмента к обрабатываемой поверхности, что вызывает большие радиальные нагрузки на деталь и приспособления, в которых она базируется. Причем существует проблема возникновения существенной погрешности при установке рабочего инструмента точно параллельно горизонтали.The disadvantages of the known analogue can be attributed to the large value of the pressing force of the smoothing tool to the surface to be treated, which causes large radial loads on the part and the fixtures in which it is based. Moreover, there is a problem of the occurrence of a significant error when installing the working tool exactly parallel to the horizontal.

Известен инструмент для обработки выглаживанием наружных цилиндрических поверхностей (RU № 2348503, МПК В24В 39/04, опубл. 10.03.2009). Указанный инструмент содержит корпус, прихват и цилиндрический деформирующий элемент. Прихват содержит базовую часть и два выступа, выполненные с возможностью поворота относительно базовой части, при этом упомянутые выступы прихвата расположены с возможностью размещения между ними с зазором не менее 1...2 мм поверхности уступа.Known tool for smoothing the outer cylindrical surfaces (RU No. 2348503, IPC В24В 39/04, publ. 03/10/2009). The specified tool contains a body, a grip and a cylindrical deforming element. The grip contains a base part and two protrusions, made with the possibility of rotation relative to the base part, while the mentioned protrusions of the grip are arranged with the possibility of placing between them with a gap of at least 1 ... 2 mm of the ledge surface.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются деформирующий элемент с цилиндрической рабочей поверхностью, прихват деформирующего элемента болтами для переналадки и смены деформирующего инструмента.The features of the analogue, which coincide with the essential features of the claimed invention, are the deforming element with a cylindrical working surface, the attachment of the deforming element by bolts for readjustment and change of the deforming tool.

Недостатком аналога является неравномерность изнашивания деформирующего элемента и отсутствие возможности интенсификации напряженного состояния пи упрочнении.The disadvantage of the analogue is the uneven wear of the deforming element and the inability to intensify the stress state and hardening.

За прототип принято устройство для поверхностного пластического деформирования (RU № 2626522, МПК В24В 39/04, опубл. 28.07.2017). Указанное устройство содержит корпус, деформирующий инструмент с рабочей поверхностью скругления. Для придания деформирующему инструменту осциллирующего движения в вертикальном направлении дополнительно содержит мотор-редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.The prototype is a device for surface plastic deformation (RU No. 2626522, IPC В24В 39/04, publ. 07/28/2017). The specified device contains a body that deforms a tool with a working surface of the rounding. To give the deforming tool an oscillating movement in the vertical direction, it additionally contains a gear motor, a mechanism for converting rotational motion into reciprocating motion.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются деформирующий элемент с рабочей поверхностью скругления, мотор-редуктор, плита, на которой смонтированы все узлы приспособления, диск, закрепленный на оси мотор-редуктора, палец, соединяющий диск с подвижной пластинойThe features of the prototype, which coincide with the essential features of the claimed invention, are a deforming element with a working surface of the rounding, a gear motor, a plate on which all the units of the device are mounted, a disk fixed on the axis of the gear motor, a finger connecting the disk with a movable plate

Недостатком известного прототипа является прямолинейная форма деформирующего элемента, которая при касании с цилиндрической поверхностью детали не обеспечивает высокой степени упрочнения поверхностного слоя.The disadvantage of the known prototype is the rectilinear shape of the deforming element, which, when it touches the cylindrical surface of the part, does not provide a high degree of hardening of the surface layer.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании устройства для поверхностного пластического деформирования.The objective of the claimed invention is to create a device for surface plastic deformation.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении интенсивности напряженного состояния за счет использования деформирующего инструмента в виде кругового сектора.The technical result of the claimed invention is to increase the intensity of the stress state through the use of a deforming tool in the form of a circular sector.

Указанный технический результат достигается тем, устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее деформирующий элемент с рабочей поверхностью скругления, мотор-редуктор, плиту, на которой смонтированы все узлы приспособления, диск, закрепленный на оси мотор-редуктора, палец, соединяющий диск с подвижной пластиной, согласно изобретению с целью придания деформирующему элементу кругового осциллирующего движения в вертикальном направлении дополнительно содержит неподвижную опору с осью, на которой смонтировано коромысло, на одном конце которого закреплен деформирующий элемент выполненный в виде кругового сектора, а на другом диск с горизонтальным пазом для преобразования вращательного движения от мотор-редуктора в осциллирующее круговое движение деформирующего элемента.The specified technical result is achieved by a device for surface plastic deformation, containing a deforming element with a working surface of the rounding, a gear motor, a plate on which all the units of the device are mounted, a disk fixed on the axis of the gear motor, a finger connecting the disk with a movable plate, According to the invention, in order to impart a circular oscillating movement to the deforming element in the vertical direction, it additionally comprises a fixed support with an axis on which a rocker arm is mounted, at one end of which a deforming element made in the form of a circular sector is fixed, and at the other end, a disk with a horizontal slot for converting rotational motion a geared motor into an oscillating circular motion of the deforming element.

Отличием заявляемого изобретения от прототипа является то, что для придания деформирующему элементу кругового осциллирующего движения в вертикальном направлении устройство дополнительно содержит неподвижную опору с осью, на которой смонтировано коромысло, на одном конце которого закреплен деформирующий элемент, выполненный в виде кругового сектора, а на другом диск с горизонтальным пазом для преобразования вращательного движения от мотор-редуктора в осциллирующее круговое движение деформирующего элемента.The difference between the claimed invention and the prototype is that to give the deforming element a circular oscillating movement in the vertical direction, the device additionally contains a fixed support with an axis on which a rocker arm is mounted, at one end of which a deforming element made in the form of a circular sector is fixed, and on the other a disk with a horizontal slot for converting the rotary motion from the geared motor into an oscillating circular motion of the deforming element.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed invention meets the “novelty” condition of patentability.

Компактность и сравнительно малые габариты мотора-редуктора позволяют легко встраивать в устройство в конструкцию металлорежущего станка. Конструкция деформирующего элемента является технологичной, так как его легко изготовить из кольца, обрабатываемого на токарном станке. Диск с прорезью можно изготавливать сбалансированным по массе с рабочим элементом, что снизит вероятность вибраций при осциллирующем деформировании заготовки. Частота осцилляции рабочего элемента регулируется мотор-редуктором, а угол осцилляция настраивается за счет установки пальца на приводном диске. The compactness and relatively small dimensions of the gear motor make it easy to integrate into the device into the design of a metal-cutting machine. The design of the deforming element is technologically advanced, since it is easy to manufacture from a ring that is machined on a lathe. A slotted disc can be manufactured in a weight-balanced manner with a working element, which will reduce the likelihood of vibrations during oscillatory deformation of the workpiece. The oscillation frequency of the working element is regulated by a geared motor, and the oscillation angle is adjusted by installing a pin on the drive disk.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид устройства спереди, а на фиг. 2 – вид устройства сбоку (вид А по фиг.1).The claimed invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a front view of the device, and Fig. 2 is a side view of the device (view A in FIG. 1).

Устройство для поверхностного пластического деформирования содержит основание 1, на котором смонтированы неподвижная опора 4 и мотор-редуктор 11. В пазу неподвижной опоры 5 размещена ось, на которой закреплено коромысло 6 с возможностью качания. С оной стороны коромысла 6 установлен сектор 3, на цилиндрической поверхности которого изготовлен паз для размещения деформирующего инструмента 2. На другом конце коромысла 6 расположен диск 7 с горизонтальным пазом 8, в который вставляется палец 9, закрепленный в диске 10, смонтированном на валу мотор-редуктора 11. The device for surface plastic deformation comprises a base 1 on which a fixed support 4 and a gear motor 11 are mounted. An axis is located in the groove of the fixed support 5, on which the rocker arm 6 is mounted with the possibility of swinging. On the other side of the rocker arm 6, a sector 3 is installed, on the cylindrical surface of which a groove is made to accommodate the deforming tool 2. At the other end of the rocker arm 6 there is a disk 7 with a horizontal groove 8, into which a finger 9 is inserted, fixed in a disk 10 mounted on the motor shaft. gearbox 11.

Устройство работает следующим образом. The device works as follows.

В паз сектора 3 вставляется деформирующий инструмент 2 и закрепляется двумя винтами. В диске 10 имеются отверстия, которые находятся на разном расстоянии от центра вращения, что позволяет обеспечить разную амплитуду колебания деформирующего инструмента. В одно из отверстий диска вставляется палец 9 и затягивается гайкой. Устройство устанавливают на каретке токарного станка вместо резцедержателя и закрепляют болтами. С помощью механизма поперечной подачи токарного станка устройство поводят к обрабатываемой детали, закрепленной в токарном патроне, и создают необходимый натяг. A deforming tool 2 is inserted into the groove of sector 3 and fixed with two screws. In the disk 10 there are holes that are at different distances from the center of rotation, which makes it possible to provide a different amplitude of vibration of the deforming tool. Pin 9 is inserted into one of the holes in the disc and tightened with a nut. The device is mounted on a lathe carriage instead of a tool holder and bolted. With the help of the transverse feed mechanism of the lathe, the device is led to the workpiece fixed in the lathe chuck, and the necessary interference is created.

Вращательное движение от мотор-редуктора 11 через диск 10 и палец 9 передается на диск 7 с центральным пазом 8, что обеспечивает круговое осциллирующее движение коромысла 6, а, следовательно, и деформирующего инструмента 2. При включении продольной подачи станка устройство, а вместе с ним и деформирующий инструмент, перемещаются вдоль оси заготовки и деформируют ее поверхностный слой. The rotational movement from the gear motor 11 through the disk 10 and the pin 9 is transmitted to the disk 7 with the central groove 8, which provides a circular oscillating movement of the rocker arm 6, and, consequently, the deforming tool 2. When the longitudinal feed of the machine is turned on, the device, and with it and a deforming tool move along the workpiece axis and deform its surface layer.

Эффективность осциллирующего кругового движения рабочего инструмента при упрочняющей обработке доказана экспериментально и представлена на фиг. 3 и фиг. 4. Испытание выполнены на зеренной фракции двух цветов, первоначально разделённых на две зоны с четкой границей, раздела между ними. Затем по этой границе проходил индентор с постоянным и осциллирующими движениями. На фиг.3 показана степень перемешивания структур в зависимости от количества двойных ходов индентора в единицу времени, а на фиг.4 показано влияние амплитуды индентора на эффект перемешивания. Таким образом, было установлено, что использование осциллирующего кругового движения оказывает положительное влияние на перемешивание зеренных фракций. Качественно это доказывает усиление подвижности структуры материала, рост дислокаций и повышение механических характеристик прочности материала.The efficiency of the oscillating circular motion of the working tool during hardening treatment has been proven experimentally and is shown in Fig. 3 and FIG. 4. The test was carried out on a grain fraction of two colors, initially divided into two zones with a clear boundary between them. Then an indenter with constant and oscillating movements passed along this boundary. Figure 3 shows the degree of mixing of the structures depending on the number of double strokes of the indenter per unit time, and figure 4 shows the influence of the amplitude of the indenter on the mixing effect. Thus, it was found that the use of an oscillating circular motion has a positive effect on the mixing of grain fractions. Qualitatively, this proves an increase in the mobility of the material structure, an increase in dislocations, and an increase in the mechanical characteristics of the strength of the material.

Использование заявляемого изобретения позволяет добиться не только требуемой шероховатости поверхности деталей машин, но и получить мелкозернистую структуру в поверхностном слое, что позволяет повысить степень упрочнения цилиндрических деталей, а также их коррозие- и износостойкость.The use of the claimed invention makes it possible to achieve not only the required surface roughness of machine parts, but also to obtain a fine-grained structure in the surface layer, which makes it possible to increase the degree of hardening of cylindrical parts, as well as their corrosion and wear resistance.

Claims

A device for surface plastic deformation of a workpiece, containing a deforming element with a working surface of the rounding, a gear motor, a plate for mounting all the units of the device, a disk fixed on the axis of the gear motor, and a pin connecting the said disk with a movable plate, characterized in that for giving the deforming element a circular oscillating movement in the vertical direction, it additionally contains a fixed support with an axis on which a rocker arm is mounted, at one end of which the said deforming element is fixed, which is made in the form of a circular sector, and on the other - a disk made with a horizontal groove and with the possibility of converting the rotary motion from the geared motor into an oscillating circular motion of the deforming element.