RU99739U1

RU99739U1 - DEVICE FOR FINISHING AND STRENGTHENING MACHINING

Info

Publication number: RU99739U1
Application number: RU2010132962/02U
Authority: RU
Inventors: Татьяна Александровна Дуюн; Анна Владимировна Гринек; Надежда Алексеевна Архипова
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2010-11-27

Abstract

Устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее корпус с закрепленной в нем осью, несущей втулку, связанную с шаговым приводом линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов и деформирующий дисковой ролик с криволинейной рабочей поверхностью, установленный на втулке, отличающееся тем, что деформирующий дисковый ролик установлен на втулке с помощью тарельчатых пружин, а его рабочая поверхность имеет сферический профиль с радиусом r, величина радиуса которого определяется по формуле ! , ! где r - радиус профиля деформирующего ролика, мм; ! D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм. A device for finishing hardening processing, comprising a housing with an axis fixed therein, bearing a sleeve, coupled to a linear linear step drive, a control unit in the form of a signal generator and a deforming disk roller with a curved working surface mounted on the sleeve, characterized in that the deforming disk the roller is mounted on the sleeve with cup springs, and its working surface has a spherical profile with a radius r, the radius of which is determined by the formula! ! where r is the radius of the profile of the deforming roller, mm; ! D is the diameter of the treated surface, mm

Description

Полезная модель относится к области механической обработки металлов, в частности, к упрочняюще-чистовой обработке, и может быть использована в различных областях машиностроения, например, при производстве коллекторов электродвигателей постоянного тока.The utility model relates to the field of mechanical processing of metals, in particular, to hardening and finishing, and can be used in various fields of mechanical engineering, for example, in the production of collectors of DC motors.

Известно устройство для поверхностно-упрочняющей обработки (патент RU №2279965 В24В 39/00 бюллетень №20 опубликован 20.07.2005), содержащее корпус, шаговый привод линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов, ползун. Ползун связан с шаговым приводом и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, также ползун жестко связан с вилкой, в которой неподвижно установлена ось со шлицами. На оси установлена втулка с посадочными поверхностями под ролики, расположенными под углом к оси. На втулке установлен предварительный и сглаживающий деформирующие ролики. Предварительный ролик установлен с возможностью колебательного движения, сглаживающий - возвратно-поступательного перемещения.A device for surface hardening processing (patent RU No. 2279965 VB 39/00 bulletin No. 20 published July 20, 2005) is known, comprising a housing, a linear motion stepper drive, a control unit in the form of a signal setter, a slider. The slider is connected to the stepper drive and mounted with the possibility of reciprocating movement, also the slider is rigidly connected to the fork, in which the axis with splines is fixedly mounted. A sleeve is installed on the axis with seating surfaces under the rollers located at an angle to the axis. A preliminary and smoothing deforming rollers are installed on the sleeve. The preliminary roller is installed with the possibility of oscillatory motion, smoothing - reciprocating movement.

Недостатком аналога является невозможность обработки поверхности со значительно неравномерной структурой, например, при упрочняюще-чистовой обработке рабочей поверхности коллекторов, а также невозможность упрочнения вблизи перепадов диаметра обрабатываемых поверхностей вращения.The disadvantage of the analogue is the impossibility of surface treatment with a significantly uneven structure, for example, during hardening-finishing treatment of the working surface of the collectors, as well as the impossibility of hardening near the diameter differences of the machined surfaces of rotation.

Наиболее близким техническим решением является устройство для упрочняющего обкатывания деталей (патент RU №2234405, C1 B24B 39/00). При этом обработка ведется методом отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием.The closest technical solution is a device for hardening rolling parts (patent RU No. 2234405, C1 B24B 39/00). In this case, the treatment is carried out by the method of finishing and hardening treatment by surface plastic deformation.

Устройство, содержит корпус с закрепленной осью, шаговый привод линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов и один деформирующий ролик. Ролик выполнен с криволинейной поверхностью и кинематически сопряжен с шаговым приводом, что дает ему возможность перемещаться по оси возвратно-поступательно.The device comprises a housing with a fixed axis, a linear linear stepping drive, a control unit in the form of a signal setter and one deforming roller. The roller is made with a curved surface and kinematically coupled with a step drive, which gives it the ability to move along the axis reciprocating.

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: наличие корпуса, шагового привода линейного перемещения, блока управления в виде задатчика сигналов, деформирующего ролика, связанного через втулку кинематически с шаговым приводом и установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси.The following features of the prototype coincide with the essential features of the utility model: the presence of a housing, a linear displacement step drive, a control unit in the form of a signal generator, a deforming roller connected kinematically through the sleeve with a step drive and mounted with the possibility of reciprocating movement along the axis.

Недостатками прототипа являются: технологическая непригодность для обработки поверхностей с неоднородной структурой, повышенная твердость поверхности после обработки. Кроме того, жесткость конструкции избыточна и не обеспечит требуемой высоты микронеровности, регулярного микрорельефа поверхности и структуры поверхностного слоя при упрочнении относительно мягких материалов с твердостью менее 110-130 НВ, например, электротехнической меди.The disadvantages of the prototype are: technological unsuitability for processing surfaces with a heterogeneous structure, increased surface hardness after processing. In addition, the structural rigidity is excessive and will not provide the required microroughness height, regular surface microrelief and surface layer structure when hardening relatively soft materials with hardness less than 110-130 HB, for example, electrotechnical copper.

Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержит корпус с закрепленной в нем осью, несущей втулку, связанную с шаговым приводом линейного перемещения; блок управления в виде задатчика сигналов и деформирующий ролик с криволинейной рабочей поверхностью, установленный на втулке через тарельчатые пружины. Профиль рабочей поверхности дискового ролика со сферическим профилем рассчитывается по формуле:The essence of the utility model lies in the fact that the device for finishing and hardening processing, comprises a housing with an axis fixed therein, bearing a sleeve, connected with a step drive of linear displacement; a control unit in the form of a signal setter and a deforming roller with a curved working surface mounted on the sleeve through disk cup springs. The profile of the working surface of a disk roller with a spherical profile is calculated by the formula:

где r - радиус профиля деформирующего ролика, мм;where r is the radius of the profile of the deforming roller, mm;

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.D is the diameter of the treated surface, mm

Целью полезной модели является расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности обработки поверхностей с неоднородной структурой, создание оптимальной с точки зрения процесса коммутации микроструктуры поверхностного слоя, улучшение условий коммутации за счет формирования стабильного по форме и размеру микрорельефа. Также обеспечивается оптимальная с точки зрения эксплуатации твердость обрабатываемой поверхности.The purpose of the utility model is to expand technological capabilities by providing the possibility of processing surfaces with a heterogeneous structure, to create the microstructure of the surface layer that is optimal from the point of view of the switching process, to improve the switching conditions by forming a microrelief that is stable in shape and size. The hardness of the treated surface, which is optimal in terms of operation, is also provided.

Поставленная цель достигается за счет того, деформирующий дисковый ролик установлен на втулке через тарельчатые пружины, а его рабочая часть имеет сферический профиль радиусом r, при этом величина радиуса рассчитывается по формуле:This goal is achieved due to the fact that the deforming disk roller is mounted on the sleeve through disk springs, and its working part has a spherical profile with a radius r, and the radius value is calculated by the formula:

Предлагаемое устройство предназначено для обработки поверхностей с неоднородной структурой из относительно мягких конструкционных материалов, в частности коллекторов электродвигателей постоянного тока.The proposed device is intended for the treatment of surfaces with a heterogeneous structure of relatively soft structural materials, in particular collectors of DC motors.

Коллекторы электродвигателей постоянного тока набираются из чередующихся медных и изоляционных пластин (см. фиг.2, 3), что создает неоднородную структуру и усложняет дальнейшую механическую обработку токосъемной поверхности коллекторов. Пластическое деформирование обеспечивает микроструктуру обрабатываемого материала, создающую лучшие условия для съема тока с поверхности, например, коллекторов электродвигателей постоянного тока. При этом уменьшается интенсивность фреттинг-коррозии (вырывание частиц с поверхности металла), стабилизируется значение твердости коллекторов, набранных из пластин разной твердости.The collectors of DC motors are drawn from alternating copper and insulating plates (see figure 2, 3), which creates a heterogeneous structure and complicates further mechanical processing of the collector surface of the collectors. Plastic deformation provides the microstructure of the processed material, creating better conditions for the removal of current from the surface, for example, collectors of DC motors. At the same time, the intensity of fretting corrosion decreases (tearing particles off the metal surface), and the hardness of the collectors collected from plates of different hardness is stabilized.

Для улучшения условий съема тока и коммутации необходима определенная микроструктура поверхностного слоя, форма микрорельефа, величина и характер шероховатости, а также определенная твердость поверхности, например, в пределах 100-120 НВ для контактной поверхности коллекторов электродвигателей постоянного тока. Для этого при обработке между роликом и деталью необходимо обеспечить строго определенное пятно контакта по величине и направлению. Предлагаемая в полезной модели формула расчета обеспечивает такое пятно контакта. Числовые коэффициенты получены на основе теории Герца, описывающей упругие деформации, предшествующие пластическому вдавливанию с учетом прочности, твердости и предела упругости обрабатываемых материалов.To improve the conditions of current removal and switching, a certain microstructure of the surface layer, the shape of the microrelief, the size and nature of the roughness, and also a certain hardness of the surface, for example, in the range of 100-120 NV for the contact surface of the collectors of DC motors, are required. For this, when processing between the roller and the part, it is necessary to provide a strictly defined contact spot in magnitude and direction. The calculation formula proposed in the utility model provides such a contact spot. Numerical coefficients are obtained on the basis of the Hertz theory, which describes elastic deformations preceding plastic indentation, taking into account the strength, hardness and elastic limit of the processed materials.

Твердость поверхностного слоя изделий, наиболее эффективного с точки зрения коммутации, должна лежать в диапазоне 100-120 единиц НВ. Предлагаемая геометрия рабочей части ролика и способ его установки на втулке через тарельчатые пружины ролика обеспечивает требуемую жесткость конструкции и в свою очередь предупреждает отшелушивание поверхностных слоев упрочняемых изделий, в частности, электротехнической меди.The hardness of the surface layer of products, the most effective from the point of view of switching, should lie in the range of 100-120 HB units. The proposed geometry of the working part of the roller and the method of its installation on the sleeve through the Belleville springs of the roller provides the required structural rigidity and, in turn, prevents exfoliation of the surface layers of hardened products, in particular, electrical copper.

Сущность полезной модели поясняется графическим изображением. На фиг.1 изображено устройство для отделочно-упрочняющей обработки, на фиг.2 изображен профиль ролика, на фиг.3 - технологическая наладка предлагаемого устройства на обработку поверхности.The essence of the utility model is illustrated by a graphic image. Figure 1 shows a device for finishing hardening processing, figure 2 shows the profile of the roller, figure 3 - technological adjustment of the proposed device for surface treatment.

Устройство для упрочняюще-отделочной обработки содержит корпус 1 с жестко закрепленной в нем осью 2. На оси 2 установлена подвижная втулка 3, имеющая возможность продольного перемещения по оси 2. Перемещение втулки 3 обеспечивается за счет кинематической связи втулки 3 с шаговым приводом линейного перемещения 4, который, в свою очередь, управляется с помощью блока управления в виде задатчика сигналов 5. На подвижной втулке 3 через тарельчатые пружины 6 с возможностью вращения установлен деформирующий ролик 7. Рабочая поверхность ролика 7 выполнена сферической и с учетом параметров геометрии обрабатываемой поверхности детали 8 рассчитывается по формуле:A device for hardening and finishing treatment comprises a housing 1 with an axis 2 rigidly fixed therein. A movable sleeve 3 is installed on the axis 2, which has the possibility of longitudinal movement along the axis 2. The movement of the sleeve 3 is provided due to the kinematic connection of the sleeve 3 with a stepwise linear drive 4, which, in turn, is controlled by a control unit in the form of a signal setter 5. On the movable sleeve 3 through the disk springs 6, a deforming roller 7 is mounted rotatably. The working surface of the roller 7 is polished ene spherical and treated with the surface geometry of the parts 8 parameters calculated by the formula:

Устройство для упрочняюще-отделочной обработки работает следующим образом. Устройство устанавливается в суппорте токарного станка и перед началом обработки подводится до контакта между деформирующим роликом 7 и обрабатываемой деталью 8. С помощью механизма поперечной подачи суппорта задается усилие прижатия деформирующего ролика 7. После этого закрепленной детали 8 сообщается вращение. От блока управления в виде задатчика сигналов 5 управляющий сигнал через шаговый привод линейного перемещения 4 передается на кинематически связанную с ним подвижную втулку 3. При этом обеспечивается дискретное линейное перемещение втулки 3 с закрепленным на ней через пружины 6 роликом 7 в продольном направлении по оси 2. При контакте вращающейся детали и деформирующего ролика 7, последний начинается вращаться. Процесс отделочно-упрочняющей обработки осуществляется при наличии вращения деформирующего ролика 7 и его продольного перемещения с втулкой 3 по оси 2. Профиль радиуса ролика, представленный на фиг.2, рассчитывается по формуле:A device for hardening and finishing treatment works as follows. The device is installed in the support of the lathe and before the start of processing is brought to contact between the deforming roller 7 and the workpiece 8. Using the transverse feed mechanism of the caliper, the pressing force of the deforming roller 7. is set. After this, the fixed part 8 is informed of rotation. From the control unit in the form of a signal setter 5, the control signal is transmitted through a stepwise linear displacement drive 4 to a kinematically connected movable sleeve 3. In this case, a discrete linear movement of the sleeve 3 is provided with a roller 7 mounted on it through the springs 6 in the longitudinal direction along the 2 axis. When the contact of the rotating part and the deforming roller 7, the latter begins to rotate. The process of finishing and hardening processing is carried out in the presence of rotation of the deforming roller 7 and its longitudinal movement with the sleeve 3 along the axis 2. The profile of the radius of the roller, presented in figure 2, is calculated by the formula:

Это обеспечивает оптимальную геометрию контакта обрабатываемой детали 8 и деформирующего ролика 7.This ensures optimal contact geometry of the workpiece 8 and the deforming roller 7.

Claims

A device for finishing hardening processing, comprising a housing with an axis fixed therein, bearing a sleeve, coupled to a linear linear step drive, a control unit in the form of a signal generator and a deforming disk roller with a curved working surface mounted on the sleeve, characterized in that the deforming disk the roller is mounted on the sleeve with cup springs, and its working surface has a spherical profile with a radius r, the radius of which is determined by the formula

,

where r is the radius of the profile of the deforming roller, mm;

D is the diameter of the treated surface, mm