RU33891U1

RU33891U1 - DEVICE FOR TREATMENT OF FLAT SURFACES BY PLASTIC DEFORMATION

Info

Publication number: RU33891U1
Application number: RU2003120135/20U
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Казнов; Ю.И. Варухин; С.В. Цыганов; П.Л. Лапин; М.Ф. Ширяев
Original assignee: Открытое акционерное общество "ГАЗ"
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Устройство для обработки плоских поверхностей пластическим деформированием, содержащее корпус, на который напрессовано кольцо с дорожкой качения и перекатываемые по ней шары, удерживаемые сепаратором, подпружиненные через корпус упругим элементом, закрепленным гайкой, отличающееся тем, что параллельно упругому элементу на корпусе установлен сухой элемент трения в виде навернутого на фланец цилиндра, к внутренней поверхности которого подведены накладки, прикрепленные винтами к пружинящим лепесткам втулки, привернутой к торцу гайки.A device for treating flat surfaces by plastic deformation, comprising a housing on which a ring with a raceway is pressed and balls rolled around by it, held by a separator, spring loaded through the housing by an elastic element fixed by a nut, characterized in that a dry friction element is installed in parallel with the elastic element on the housing the form of a cylinder screwed onto the flange, to the inner surface of which there are lining attached by screws to the spring petals of the sleeve, screwed to the end of the nut.

Description

20031 Q13520031 Q135

о 3{2 0 7l S 5OjUTJj o 3 {2 0 7l S 5OjUTJj

УСТРОЙСТВО для ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМDEVICE FOR TREATMENT OF FLAT SURFACES BY PLASTIC DEFORMATION

Полезная модель относится к металлообработке, а именно к обработке металлических поверхностей деталей машин поверхностно-пластическим деформированием (ППД) и может быть использована для отделочноупрочняющей обработки поверхностей металлических изделий, в том числе с покрытиями различного типа.The utility model relates to metalworking, namely to the processing of metal surfaces of machine parts by surface plastic deformation (PPD) and can be used for finishing hardening of surfaces of metal products, including with coatings of various types.

Известно устройство для обработки плоских пoвepxнocтeй содержащее корпус с установленными в нем, концентрично расположенными относительно оси вращения устройства, кольцами с коническими поверхностями образующими дорожку качения, в котсфой помещены шары удерживаемые сепаратором (SU, авт. св.№ 884985, кл.в24 В39/00, 1980). Благод я высокой жесткости инструмента (упругий нагружающий элемент отсутствует) и образуемой вместе с ним технологической системы (станок - приспособлениеинструмент-деталь) устройство хорошо противостоит возникновению вибраций (автоколебаний) в направлении перпендикулярном поверхности обрабатываемой детали в широком диапазоне режимов обкатывания. Это благоприятно сказывается на качестве обрабатываемой поверхности. Однако, ввиду высокой чувствительности устройства к колебаниям натяга в процессе обработки детали (резкое изменение усилия обкатьгоания даже при малом изменении натяга) приводит к неравномерным усилиям обкатьгоания на различных участках обрабатываемой поверхности и, вследствие этого, к формированию поверхности с большим разбросом геометрических и физикомеханических хфактеристик. Резко возрастет опасность nq eHaKnena поверхностного слоя. Особенно велика опасность перенаклепа при обкатьшании поверхностей деталей машин с покрытиями, например полученных методом электроискрового легирования (ЗИЛ), ввицу значительных колебаний их, толшины и ми1фотвердости по длине и ширине детали.A device for processing flat surfaces comprising a housing with rings installed in it concentrically arranged relative to the axis of rotation of the device and having conical surfaces forming a raceway, balls are held by a separator in the coffer (SU, ed. St. No. 884985, class B24 V39 / 00 , 1980). Thanks to the high rigidity of the tool (there is no elastic loading element) and the technological system formed with it (machine - tool-tool-part adaptation), the device is well resistant to the occurrence of vibrations (self-oscillations) in the direction perpendicular to the surface of the workpiece in a wide range of rolling conditions. This favorably affects the quality of the processed surface. However, due to the high sensitivity of the device to interference fluctuations during the processing of the part (a sharp change in the rolling force even with a small change in interference) leads to uneven rolling forces in different parts of the machined surface and, consequently, to the formation of a surface with a wide variation in geometric and physicomechanical characteristics. The danger of nq eHaKnena surface layer will increase dramatically. The danger of re-hardening during the running-in of surfaces of machine parts with coatings, for example, obtained by the method of electrospark alloying (ZIL), is especially great, because of significant fluctuations in their length, thickness and microhardness along the length and width of the part.

Наиболее б.1шзким по технической сущности явлшется устройство дая обработки плоских поверхностей, содержащее корпус, на который напрессовано упорное кольцо, имеюшее дорожку качения, по которой перекатываются шары удерживаемые сеп атором и нагруженные упругим элементом (тарельчатая пружина) благодаря сжатию его гайкой ( Одршцов Л.Г. Упрочнение и отде.т1ка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник - М.; Машиностроение 1987, с. 63-65). Благодаря наличию упругого элемента с относительно малой жесткостью при изменении ве.1шчины его натяга в процессе обработки, допустим ввиду кштебания то.шцины обкатъгоаемого по1фытия, изменение усижга обкатывания будет незначительным и разбросThe most sophisticated in technical essence is a device for treating flat surfaces, containing a housing on which a thrust ring is pressed, having a raceway along which balls held by a separator and loaded with an elastic element (disk spring) are rolled due to compression by a nut (L. Odrshtsov G. Hardening and detachment of parts by surface plastic deformation. Handbook - M; Engineering 1987, pp. 63-65). Due to the presence of an elastic element with relatively low stiffness when changing the size of its interference during processing, let us assume, due to the stitching of the running tire of the running force, the change in rolling resistance will be insignificant and the spread

геометрических и физико-механических х актеристик формируемой поверхности будет мал. Однако, ввиду большой податливости пружины и мапых ее диссипативных свойств вероятность возникновения вибраций устройства резко возрастает, особенно на больших частотах вращения корпуса устройства. Особенно значительные вибрации корпуса устройства с деформирующими элементами возможны в направлении перпенди1ог.11ярном обрабатываемой поверхности детали, т.е. в направлении максимальной податливости устройства (направление деформации пружины), что неизбежно приведет к росту шероховатости и волнистости упрочняемой поверхности и в целом к ухудшению качества формируемой поверхности.geometric and physico-mechanical characteristics of the formed surface will be small. However, due to the great flexibility of the spring and its dissipative properties, the likelihood of vibrations of the device increases sharply, especially at high frequencies of rotation of the device body. Particularly significant vibrations of the device body with deforming elements are possible in the direction of the workpiece perpendicular to the 11th machined surface, i.e. in the direction of maximum flexibility of the device (direction of spring deformation), which will inevitably lead to an increase in the roughness and waviness of the hardened surface and, in general, to a deterioration in the quality of the formed surface.

Технической задачей, на решение которой направлено устРООстео , является повышение качества обрабатьюаемых поверхностей деталей и повышение производительности обработки плоских поверхностей за счет гашения (подавления) вибраций корпуса устройства с деформирзлющими элементами благодаря введению в устройство сухого элемента трения, который вместе с упругим нагружающим элементом (пружиной) образует сухой демпфер.The technical task to which UstROOsteo aims is to improve the quality of machined surfaces of parts and increase the productivity of processing flat surfaces by damping (suppressing) vibrations of the device body with deforming elements by introducing a dry friction element into the device, which together with an elastic loading element (spring) forms a dry damper.

Средство достижения поставленной задачи состоит в том, что в известном устройстве для обработки плоских поверхностей ГЩЦ содержащем корпус, на который напрессовано кольцо с дорожкой качения и перекатьгоаемые по ней шары, удерживаемые сепаратором подпружиненные через корпус упругим элементом захфепленным гшкой, при этом пфаллельно упругому элементу на корпусе установлен сухой элемент трения в виде навернутого на фланец металлического цилиндра, к внутренней поверхности которого подведены накладки прикрепленные винтами к пружинящим лепесткам втулки привернутой к торцу гайки.The means of achieving the stated objective is that in the known device for processing flat surfaces of the HSC containing a housing on which a ring with a raceway is pressed and balls rolled around by it, held by a separator, spring loaded through the housing by an elastic element secured by a nut, while pfalleally to the elastic element on the housing a dry friction element is installed in the form of a metal cylinder screwed onto a flange, to the inner surface of which there are lining attached by screws to spring l to the sleeve bushing bolted to the end of the nut.

Сущность поясняется чфтежами. На фиг. 1 изображен осевой разрез инструмента, а на фиг. 2 - поперечное сечение инструмента в районе сухого элемента трения.The essence is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows an axial section of a tool, and FIG. 2 is a cross section of a tool in the region of a dry friction element.

Устройство содержит корпус 1 с напрессованным на него упорным кольцом 2, с дорожкой качения, по которой перекатываются шары 3, удерживаемые сепаратором 4, который фиксируется на корпусе гайкой 5. К торцу корпуса винтами 6 привернут фланец 7 с резьбой, на которую навернут металлический цишшдр 8 играющий роль подвижной части сухого элемента трения. К внутренней поверхности цилиндра подведены накладки 9 из фрикционного материала играющие роль неподвижной части элемента сухого трения. Накладки пршфеплены винтами 10, к пружинящим лепесткам 11 втулки 12, которая привернута винтами 13 к торцу гайки 14 сжимающей упругий элемент (пружину 15). Сила прижима накладок к внутренней поверхности цилиндра регулируется за счет создания предв ительного натяга пружинящих лепестков. Вращающий момент на корпус устройства передается от шпинделя станка (не показан) чфез оправку 16, штифт 17, который перемещается в пазуThe device comprises a housing 1 with a thrust ring 2 pressed onto it, with a raceway along which balls 3 are held, held by a separator 4, which is fixed on the housing by a nut 5. A flange 7 is screwed to the end of the housing 6 with a thread onto which a metal casing 8 is screwed playing the role of the moving part of the dry friction element. Lining 9 of friction material playing the role of the fixed part of the dry friction element is brought to the inner surface of the cylinder. The pads are pre-screwed with screws 10, to the spring lobes 11 of the sleeve 12, which is screwed 13 to the end of the nut 14 compressing the elastic element (spring 15). The force of clamping the pads to the inner surface of the cylinder is regulated by creating a preliminary tightness of the spring petals. The torque to the device case is transmitted from the machine spindle (not shown) through the mandrel 16, pin 17, which moves into the groove

корпуса 18. Нижний конец оправки выполнен бочкообразным, что позволяет корпусу устройства самоустанавливаться по обрабатываемой поверхности. Гайка 14 фиксируется в требуемом положении винтами 19.case 18. The lower end of the mandrel is made barrel-shaped, which allows the device casing to self-install on the work surface. Nut 14 is locked in position by screws 19.

Устройство работает следующим образом; оправка 16 коническим хвостовиком устанавливается в шпиндель станка Устройство подводят шарами к поверхности детали 20, подлежащей , которая закреплена на столе станка 21. Пружина 15 предварительно сжимается на требуемую величину с помошью гайки 14, что обеспечивает в процессе обработки необходимое усилие обкатывания, которое от пружины чфез фланец 7, корпус 1, упорное кольцо 2 передается на шфы 3 и поверхность офабатываемой детали 20. Включается вращение шпинделя станка и продольная подача станка с деталью. Шпиндель станка увлекает за собой оправку 16, которая передает вращающий момент через штифт 17 на корпус 1 устройства, а от него на упорное кольцо 2, которое увлекает за собой 3. 4 в процессе обработки поддерживает заданное угловое расстояние между шарами 3 и препятствует их вьшадению. В процессе обработки поверхностаЕ детали, например, с покрытием полученным методом ЗИЛ обладающего большим разбросом механических и геометрических п аметров возможно, особенно на больших частотах вращения корпуса 1, возникновение колебаний (вибраций)деформирующих элементов. Колебания (смещения) 3 через упорное кольцо 2 перед ггся на корпус 1,а от него через фланец 7 на пружину 15 и металлический 1щж1ндр 8. Часть энергии колебаний корпуса гасится пружиной 15 за счет ее дисеплативных свойств. Другая часть энергии колебаний будет гасится сукой трения образуемой внутренней поверхностью металлического цилиндра 8 и поверхностью накладок 9 из фрикционного материала равномерно расположенных по окружности втулки 12 на ее пружинящих лепестках 11. При смещении ци.линдра 8 относительно накладок 9 возникает си.яа трения противостоящая этому смещению и стабилизирующая положение корпуса 1 вместе с шарами 3 относительно поверхности детали. Благодаря относите.пьно большому радиусу расположения фрикционных ншшадок 9 разработанный демпфер позволяет эффективно гасить не только колебания корпуса 1 направленные вдоль оси вращения инструмента, но и вращательные колебания корпуса в горизонтальной плоскости относительно его мгновенного центра поворотаThe device operates as follows; the mandrel 16 is installed with a tapered shank into the machine spindle. The device is connected with balls to the surface of the part 20 to be fixed on the table of the machine 21. The spring 15 is precompressed by the required value with the help of the nut 14, which ensures the necessary rolling force from the spring through the machining process the flange 7, the housing 1, the thrust ring 2 is transmitted to the shafts 3 and the surface of the workpiece 20. The rotation of the spindle of the machine and the longitudinal feed of the machine with the part are turned on. The spindle of the machine carries the mandrel 16, which transmits the torque through the pin 17 to the housing 1 of the device, and from it to the thrust ring 2, which carries away 3. 4 during the processing maintains a given angular distance between the balls 3 and prevents them from hanging. In the process of processing surface parts, for example, with a coating obtained by the ZIL method, which has a large dispersion of mechanical and geometric parameters, it is possible, especially at high rotational frequencies of the housing 1, to generate vibrations (vibrations) of deforming elements. Oscillations (displacements) 3 through the thrust ring 2 before being transferred to the housing 1, and from it through the flange 7 to the spring 15 and the metal 1 ЩЖ1НДР 8. Some of the vibrational energy of the housing is damped by the spring 15 due to its disruptive properties. Another part of the vibrational energy will be damped by the friction bitch formed by the inner surface of the metal cylinder 8 and the surface of the friction material 9 made of friction material evenly spaced around the circumference of the sleeve 12 on its spring lobes 11. When the cylinder 8 is displaced relative to the linings 9, this friction will resist this displacement and stabilizing the position of the housing 1 together with the balls 3 relative to the surface of the part. Due to the relatively large radius of location of the friction bearings 9, the developed damper allows you to effectively dampen not only the vibrations of the housing 1 directed along the axis of rotation of the tool, but also the rotational vibrations of the housing in the horizontal plane relative to its instantaneous center of rotation

Были проведены сравнительные испытания двух устройств. Первое устройство являлось базовым и не содержало сухого элемента трения, а следовательно сухой демпфер в нем отсутствовал. Второе устройство предлагаемое, содержало сухой элемент трения, который вместе с упругим элементом (пружиной) образовывали сухой демпфер.Comparative tests of two devices were conducted. The first device was basic and did not contain a dry friction element, and therefore there was no dry damper in it. The second device of the proposed contained a dry friction element, which together with an elastic element (spring) formed a dry damper.

Обработке были подвергнуты накладные направляющие модернизированного токфного автомата мод. 1Б240 изготовленные из стали 45 ГОСТ 4543-88 твердостью НВ 230...250 с размерами 450x60x20 мм иThe overhead guides of the modernized modular toxoid automaton were subjected to processing. 1B240 made of steel 45 GOST 4543-88 hardness HB 230 ... 250 with dimensions 450x60x20 mm and

отшлифованные предварительно под электроискровое легирования до ,250,26 мкм. Легирование нм1равляющих проводитгось с использованием модернизированной установки Элитрон-20, а в качестве материала легирующего электрода был использован твq)дый сплав ВК6. При обработке легированных направляющих методом ПОД с применением вышеназванных устройств, был использован консольно-фрезерный станок мод. 6Р12 со специальным приспособлением. При ПОД легированных направляющих в зону обработки метх)дом полива подавалась СОТС (масло индустриальное И20-А).polished previously for spark doping up to 250.26 microns. The doping of nm1 controllers was carried out using the modernized Elitron-20 setup, and the solid alloy VK6 was used as the material of the doping electrode. When processing alloyed rails using the AML method using the above-mentioned devices, a console-milling machine mod was used. 6P12 with a special device. When AML doped guides in the processing zone meth) the irrigation house was supplied with COTS (industrial oil I20-A).

Значения параметров поверхностного слоя .легированных направляющих приведены в таблице 1, технические х актеристики устройств даш обработки плоских поверхностей ПЦЦ (базового и предлагаемого) пррюедены в таблице 2, режимы обработки направляющих ПОД приведены в таблпще 3. Значения пфаметров поверхностного слоя направляющих, обработанных с применением этих устройств, приведены в таблице 4, а достигнутые показатели характеристик процесса ПЦД приведены в таблице 5.The values of the surface layer parameters of the alloyed guides are given in Table 1, the technical characteristics of the devices for processing flat surfaces of the PCC (basic and proposed) are shown in Table 2, the processing modes of the AML guides are given in Table 3. The values of the surface layer guides processed using these devices are shown in table 4, and the achieved performance indicators of the PCB process are shown in table 5.

Из таблиц 4 и 5 видно, что предлагаемое устройство для ПЦД поверхностей по показателям п аметров шероховатости, во.1шистости обработанной поверхности и показателям характеристик процесса производит&пьности, стойкости деформирующих элементов, наличию вибраций в процессе обработки превосходит прототип (базовое).From tables 4 and 5 it can be seen that the proposed device for PCB surfaces in terms of roughness parameters, roughness of the treated surface and process performance indicators, durability of deforming elements, and the presence of vibrations during processing surpasses the prototype (basic).

Применение дишого устройства позволяет получать поверхности с низкой шероховатостью и во.1шистостью, с большими величинами относительной опорной длины профиля, среднего шага неровностей профиля, что благоприятно сказывается на повьш1ении износостойкости деталей машин. Так, проведенные сравнительные три угехнические испытания вышеупомянутых направляющих, обработанных с помощью предлагаемого устройства показали увеличение их износостойкости на 26-33% относительно образцов обработанных устройством, моделировавшим работу прототипа Применение даЕшого устройства для обработки шлифованных стальных и чугунньос направляющих скольжения металлорежущих станков позволяет повысить их износостойкость в 1,3-1,4 раза, в случае их электроискрового легирования - в 2,7-2,9 для стальных и в 1,9-2,4 раза для чзлгунных направляющих соответственно. Таблица 1 - П аметры The use of a silent device makes it possible to obtain surfaces with low roughness and high roughness, with large values of the relative reference length of the profile, and the average step of profile irregularities, which favorably affects the increase in wear resistance of machine parts. So, the comparative three cautical tests of the above-mentioned guides processed using the proposed device showed an increase in their wear resistance by 26-33% relative to the samples processed by the device simulating the prototype. The use of this device for processing polished steel and cast iron sliding guides of metal cutting machines allows to increase their wear resistance in 1.3-1.4 times, in case of their electrospark alloying - 2.7-2.9 for steel and 1.9-2.4 times for chzgongny directions ya respectively. Table 1 - Measurements

Примечание: 1. Wt - п аметр стандарта NF 05-15.Note: 1. Wt - nmeter of the standard NF 05-15.

2.В таблице приведены предельные значения величин2. The table shows the limit values

пфаметров, 3. Данные получены по результатам замеров поверхностей 3-хpfametrov, 3. Data obtained from the results of measurements of surfaces 3

направ пяющих в 6-ти контрольных точках у каждой. Таб.тгаца 2 поверхностного слоя легированных нанравляющих Технические характеристики устройств дагя обработки плоских поверхностей ППД.heel guides at 6 control points for each. Tab.tgatsa 2 surface layer of alloyed nano-specs Technical characteristics of devices for processing flat surfaces of PPD.

Таблица 3 - Режимы ПОД направляющих Таблица 4 - Пфаметры пшTable 3 - modes under the guides table 4 - parameters psh

Примечания: 1 Wt - параметры стандарта NF 05-015.Notes: 1 Wt - parameters of standard NF 05-015.

2.В таблице приведены предельные значения величин параметров. 3. Данные пол ченные по результатам замеров поверхностей 3-х направлшощих в 6-ти контрольных точках. ерхносшого сяоя нафавляющих обр отанных ПЦЦ Таблица 5 Достигнутые показатели хфа1сгеристик процесса ППД 2. The table shows the limit values of the parameters. 3. The data obtained from the results of measurements of the surfaces of 3 guiding at 6 control points. superficial syaoya of alphabetic inverted PTsTs Table 5 Achieved indicators hfa1speristikov process PPD

Claims

A device for treating flat surfaces by plastic deformation, comprising a housing on which a ring with a raceway is pressed and balls rolled around by it, held by a separator, spring loaded through the housing by an elastic element fixed by a nut, characterized in that a dry friction element is installed in parallel with the elastic element on the housing the form of a cylinder screwed onto the flange, to the inner surface of which there are lining attached by screws to the spring petals of the sleeve, screwed to the end of the nut.