SU1698041A1 - Method for ultrasonically hardening cylindrical workpiece surfaces - Google Patents
Method for ultrasonically hardening cylindrical workpiece surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- SU1698041A1 SU1698041A1 SU894766415A SU4766415A SU1698041A1 SU 1698041 A1 SU1698041 A1 SU 1698041A1 SU 894766415 A SU894766415 A SU 894766415A SU 4766415 A SU4766415 A SU 4766415A SU 1698041 A1 SU1698041 A1 SU 1698041A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- fifteen
- rollers
- axis
- angle
- roller
- Prior art date
Links
Landscapes
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к обработке металлов давлением, в частности к ультразвуковой упрочн юще-чистовой обработке. Цель изобретени - повышение производительности и качества обработки деталей. Деталь вращают и подвергают поверхностному пластическому деформированию со статическим усилием самовращающимис роликовыми инструментами, последовательно расположенными друг за другом под углом а и 180° - а к оси детали. Дл этого ограничивают осевые и радиальные перемещени роликов, а ультразвуковые колебани от концентратора на ролики передают на определенном рассто нии Ь. Угол а 72,5...77,5°. В результате можно получить упрочненные слои поверхности с меньшей шероховатостью поверхности при высокой производительности процесса. 1 з.п. ф-лы, 2 мл. 1 табл.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to ultrasonic hardening and finishing. The purpose of the invention is to increase the productivity and quality of machining parts. The part is rotated and subjected to surface plastic deformation with static force by self-rotating roller tools, successively located one behind the other at an angle of a and 180 °. - and to the axis of the part. For this, axial and radial movements of the rollers are limited, and ultrasonic vibrations from the concentrator are transmitted to the rollers at a certain distance b. Angle a 72.5 ... 77.5 °. As a result, it is possible to obtain hardened surface layers with a lower surface roughness with high process efficiency. 1 hp f-ly, 2 ml. 1 tab.
Description
Изобретение относитс к обработке материалов давлением, в частности к ультразвуковой упрочн юще-чистовой обработке металлических деталей.The invention relates to the processing of materials by pressure, in particular to the ultrasonic hardening and finishing treatment of metal parts.
Цель изобретений - повышение производительности путем интенсификации процесса и качества обработанной поверхности за счет снижени шероховатости обработанной поверхности.The purpose of the inventions is to increase productivity by intensifying the process and the quality of the treated surface by reducing the roughness of the treated surface.
На фмг. 1 изображена схема дл осуществлени способа обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей ультразвуковым инструментом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1,On fmg. 1 shows a scheme for carrying out a method for treating the outer cylindrical surfaces of parts with an ultrasonic instrument; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one,
Цилиндрическа деталь 1 вращаетс со скоростью п в контакте с вращающимис цилиндрическими роликами 2 и 3, на которые воздействуют статическим усилием Ру, ультразвуковыми колебани ми через концентратор 4 от магнитострикционного преобразовател 5. а также ,силием Рс, дл исключени осевого перемещени через упор 6.The cylindrical part 1 rotates at a speed p in contact with rotating cylindrical rollers 2 and 3, which are affected by a static force Py, ultrasonic vibrations through the concentrator 4 from the magnetostrictive transducer 5. as well as by Rc force, to avoid axial movement through the stop 6.
В процессе обработки ролики 2 и 3, концентратор 4 в месте с магнитострикцион- ным преобразователем 5 и упором 6 перемещаютс вдоль детали 1 с подачей S. Один из роликов наклонен под углом а к оси детдли 1, з другой - под углом 180° - а, вследствие чего в разные стороны они вращаютс вокруг своих осей, Ультразвуковые колебани на ролики от концентратора передаютс в двух зонах, отсто щих от оси концентратора на рассто нии Ь/2. Это обеспечиваетс в результате выполнени в торце концентратора прорези, параллельной оси обрабатываемой детали шириной Ь.During processing, rollers 2 and 3, concentrator 4 in place with magnetostrictive transducer 5 and support 6 move along part 1 with feed S. One of the rollers is inclined at an angle to the axis of the slide 1, from the other at an angle of 180 ° and As a result, they rotate around their axes in different directions. Ultrasonic vibrations to the rollers from the concentrator are transmitted in two zones that are separated from the concentrator axis at a distance b / 2. This is achieved by making a slot in the end of the concentrator parallel to the workpiece axis of width b.
Статический прижим роликов к детали осуществл етс механической пружиной (не показано), котора воздействует на системуThe static clamping of the rollers to the part is carried out by a mechanical spring (not shown), which acts on the system
OsOs
юYu
0000
8eight
магнитострикционный преобразователь - ролики и .magnetostrictive transducer - rollers and.
Упор б жестко крепитс к корпусу преобразовател 5 (не показано). При обработке ролики при контакте с вращающейс деталью испытывают усили осевого перемещени , поэтому жестко закрепленный упор ответно развивает результирующее усилие PC.The stop b is rigidly fixed to the converter case 5 (not shown). When machining the rollers, when in contact with the rotating part, axial displacement forces are experienced, therefore the rigid support is responsively developing the resulting force PC.
Вывод формулы -дл расчета ширины прорези в торце концентратора производилс из расчета, чтобы следы воздействи торца концентратора на ролики не попадали нз след воздействи поверхности детали на поверхность ролика. Размеры большой оси п тна контакта двух цилиндрических поверхностей не с параллельными ос ми определ ютс по формуле The derivation of the formula — for calculating the slot width at the end of the concentrator — was calculated so that traces of the end of the concentrator on the rollers do not fall off after the impact of the surface of the part on the surface of the roller. The dimensions of the major axis of the contact point of two cylindrical surfaces with no parallel axes are determined by the formula
Г1 РG1 P
Здесь г , где п - радиус кривизныHere r, where n is the radius of curvature
обрабатываемой поверхности; п - радиус кривизны роликов.surface to be treated; n is the radius of curvature of the rollers.
л-1-И , l-1-i,
Ъ- Ei + Е2 B-Ei + E2
где/ i,fi2 коэффициенты Пуассона мате- рий тов детали и роликов;where / i, fi2 are the Poisson ratios of parts and rollers;
Ё1, Е2 - модули упругости материалов детали и роликов;Ё1, Е2 - elastic moduli of part materials and rollers;
N - нормальна нагрузка, в данном случае Ру. .N is a normal load, in this case Py. .
Пример. Провод т ультразвуковую обработку наружных цилиндрических поверхностей диаметром 88 мм деталей из стали 45. Исходна шероховатость поверхности Ra 0,63; твердость НРС 48-54. Примен ют стандартные ролики диаметром 5 мм и высотой 1 б мм из твердого сплава ВКб, оабоча поверхность которых полируетс . до шероховатости Rz 0,08.Example. Ultrasonic treatment of the outer cylindrical surfaces with a diameter of 88 mm of parts made of steel 45 is carried out. The initial surface roughness is Ra 0.63; hardness ldc 48-54. Standard rollers with a diameter of 5 mm and a height of 1 b mm made of hard alloy VKb are used, whose working surface is polished. up to a roughness of Rz 0.08.
Ультразвуковые колебани на ролики передаютс от магнитострикционного преобразовател ПМС-15А-18 через конический концентратор, рабочий торец которого имеет диаметр 20 мм с прорезью, устанавливаемой параллельно оси обрабатываемой детали.Ultrasonic vibrations are transmitted to the rollers from the PMS-15A-18 magnetostrictive transducer through a conical concentrator, the working end of which has a diameter of 20 mm with a slot installed parallel to the axis of the workpiece.
Магнитострикционный преобразователь устанавливают в специальном приспособлении , которое закрепл ют в резцедержателе токарного станка. Прижим преобразовател осуществл ют пружиной, котора проградуи- рована в кгс.The magnetostrictive transducer is installed in a special device, which is fixed in the tool holder of a lathe. The converter is clamped by a spring that is calibrated in kgf.
На приспособление креп т специальное устройство с упором, который плавно подвод т к сход щимс торцам роликов и жестко фиксируют в данном положении.A special device is fastened to the device with a stop which is smoothly applied to the converging ends of the rollers and is rigidly fixed in this position.
Питание магнитострикционного преобразовател осуществл етс от ультразвукового генератора УЗГ2-4М.The magnetostrictive transducer is powered by an UZG2-4M ultrasonic generator.
Замер параметров шероховатости обрабатываемых поверхностей осуществл ют на профилометре-профилографе модели 201, а твердость и глубина упрочненного сло - на микротвердомере ПМТ-3.The roughness parameters of the treated surfaces were measured on a Model 201 profilometer-profilograph, and the hardness and depth of the hardened layer were measured on a PMT-3 microhardness meter.
Процесс упрочнени осуществл ют наThe hardening process is carried out on
0 базе токарного станка, к которому приспосабливают все необходимые устройства.0 base lathe, which adapt all the necessary devices.
Исходные данные, геометрические и механические характеристики упрочненных поверхностей приведены в таблице.Baseline data, geometric and mechanical characteristics of the hardened surfaces are given in the table.
5 Результаты упрочнени сравнивают с результатами, полученными при реализации способа согласно прототипу, в котором используют принудительно вращающийс и, продольно перемещающийс ролик из твер0 дого сплава В Кб диаметром 5 мм. Кроме того, в таблице приведены результаты осуществлени способа по прототипу при даой- ном проходе вдоль обрабатываемой детали. Коэффициенты ц 1, fi2 и значени Ei и5 The hardening results are compared with the results obtained when implementing the method according to the prototype, in which a forcibly rotating and longitudinally moving roller of hard alloy QB with a diameter of 5 mm is used. In addition, the table shows the results of the implementation of the method according to the prototype during a long pass along the workpiece. The coefficients q 1, fi2 and the values of Ei and
5 Е2 дл расчета ширины прорези в торце берут из книги Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокот н С.Е. Теори продольной прокатки. М.: Металлурги , 1980, с. 32.5 Е2 for calculating the width of the slot in the butt is taken from the book Tselikov A.I., Nikitin G.S., Rokot and S.E. Theory of longitudinal rolling. M .: Metallurgi, 1980, p. 32.
Как видно из приведенных результатов,As can be seen from the above results,
0 выбор угла наклона роликов к оси детали менее 72,5° (70°) приводит к некоторому уменьшению глубины и твердости упрочненного сло при наиболее низкой шероховатости его поверхности. Однако главной0 the choice of the angle of inclination of the rollers to the part axis less than 72.5 ° (70 °) leads to a certain decrease in the depth and hardness of the hardened layer at the lowest surface roughness. However, the main
5 причиной невозможности уменьшени угла наклона вл етс необходимость увеличени диаметра рабочего торца концентратора и длины роликов, что приводит л снижению амплитуды УЗК, вл ющейс причиной сни-0 жени глубины упрочненного сло и его твердости, а также снижению стойкости роликов в результате их поломки, вследствие увеличени рассто ни между зонами приложени УЗК.5 the inability to reduce the angle of inclination is the need to increase the diameter of the working end of the concentrator and the length of the rollers, which leads to a decrease in the amplitude of the ultrasonic inspection, which causes a decrease in the depth of the reinforced layer and its hardness, as well as a decrease in the durability of the rollers as a result of their breakage increase the distance between the zones of the UZK application.
5 Увеличение угла наклона роликов свыше 77,5° (80°) приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности вследствие затруднени свободного вращени роликов и, как следствие, случаютс ча0 сто их проскальзывани , что и приводит к ухудшению шероховатости обрабатываемой поверхности.5 An increase in the angle of inclination of the rollers above 77.5 ° (80 °) leads to an increase in the roughness of the treated surface due to the difficulty of the free rotation of the rollers and, as a result, they often slip, and this leads to a deterioration of the roughness of the treated surface.
Увеличение ширины прорези свыше 17а&(4,1 мм) приводит к некоторому умень5 шению глубины упрочненного сло и его твердости, что обусловлено уменьшением обще интенсивности УЗК в зоне обработки , а таюке снижением стойкости ролика, вследствие увеличени оассто ни между зонами приложени УЗК, развитию значительных изгибных колебаний в ролике и его поломке.An increase in the slot width above 17a & (4.1 mm) leads to a certain decrease in the depth of the hardened layer and its hardness, which is caused by a decrease in the overall intensity of the ultrasonic inspection in the treatment area, and the decrease in the durability of the roller due to an increase in the area between the zones of the ultrasonic inspection, development significant bending vibrations in the roller and its breakage.
Уменьшение ширины прорези меньше 11аэ (1,8 мм) приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности и сниже- нию стойкости роликов вследствие попадани зоны воздействи УЗК на ролики в зону воздействи УЗК на деталь, что приводит к задирам как на детал х, так и на роликах.A reduction in the slot width less than 11 ae (1.8 mm) leads to an increase in the roughness of the treated surface and a decrease in the durability of the rollers due to the impact zone of the ultrasonic scanner on the rollers in the zone of impact of the ultrasonic scanner on the part, which leads to scuffing on both parts and on the rollers .
Использование предлагаемого спосо- ба обеспечивает повышение качества обработки , увеличение производительности обработки, снижение шероховатости обработанной поверхности и расширение технологических возможностей процесса.The use of the proposed method provides an increase in the quality of processing, an increase in the productivity of processing, a decrease in the roughness of the treated surface and an expansion of the technological capabilities of the process.
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и 1. Способ упрочнени ультразвуком наружных цилиндрических поверхностей деталей , при котором деталь вращают, поверхностное пластическое деформирование осуществл ют со статическим усилием цилиндрическим роликом, установленным под углом «коси детали и перемещающимс вдоль оси детали, образующа которого расположена параллельно образующей детали , а ультразвуковые колебани осуществл ют торцом концентратора в месте п тна контакта ролика с деталью, отличающийс тем, что, с целью повышени производи- Formula 1 and 1. The method of ultrasonic hardening of the outer cylindrical surfaces of the parts, in which the part is rotated, surface plastic deformation is carried out with a static force by a cylindrical roller set at an angle of "mowing the part and moving along the axis of the part, forming which is located parallel to the forming part, and the ultrasonic vibrations are performed by the end of the concentrator at the spot of contact of the roller with the part, characterized in that, in order to increase the production
тельности за счет интенсификации процесса и качества за счет снижени шероховатости обработанной поверхности, поверхностное пластическое деформирование осуществл ют дополнительным роликом, установленным на концентраторе под углом 180° - а к оси детали, причем оба ролика установлены с возМожно- стью принудительного вращени и ограничени перемещени их в осевом и радиальном направлени х, а диаметрально по торцу концентратора выполн ют прорезь, ширину которой выбирают из соотношени due to the intensification of the process and quality by reducing the roughness of the treated surface, surface plastic deformation is carried out with an additional roller mounted on the concentrator at an angle of 180 ° —and to the part axis, both rollers installed with the possibility of forced rotation and axial and radial directions, and a slot is made diametrically along the end of the concentrator, the width of which is chosen from the ratio
гу ГЕ г,гаgu ge r ha
Н«1 Е,H "1 E,
-мm
М;мм,M; mm
где п - радиус кривизны обрабатываемой детали, мм;where n is the radius of curvature of the workpiece, mm;
гг - радиус кривизны роликов, мм;ry is the radius of curvature of the rollers, mm;
i 1 2- коэффициэнты Пуассона материалов детали и роликов;i 1 2 - Poisson's ratio of part materials and rollers;
EI и Е2 - модули упругости материалов ролика и детали, Па;EI and E2 — elastic moduli of roller materials and parts, Pa;
N - нормальна нагрузка, кгс;N - normal load, kgf;
ft- коэффициент, завис щий от соотношени п/Г2; равный 1..5.ft is the coefficient depending on the p / r2 ratio; equal to 1..5.
2. Способ по п. 1,отличающий- с тем, что угол вцбирают в пределах 72,5 ... 77,5°.2. The method according to p. 1, characterized in that the angle is in the range of 72.5 ... 77.5 °.
Монтур /гюрца.Montur / Gürz.
М0ЩР#/Яр0М MSr # / Yar0M
33
Фиг АFIG A
р° л-Аp ° lA
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894766415A SU1698041A1 (en) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | Method for ultrasonically hardening cylindrical workpiece surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894766415A SU1698041A1 (en) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | Method for ultrasonically hardening cylindrical workpiece surfaces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1698041A1 true SU1698041A1 (en) | 1991-12-15 |
Family
ID=21483289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894766415A SU1698041A1 (en) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | Method for ultrasonically hardening cylindrical workpiece surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1698041A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800481C1 (en) * | 2022-09-30 | 2023-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Method for ultrasonic hardening treatment of parts from low-carbon structural steel |
-
1989
- 1989-10-16 SU SU894766415A patent/SU1698041A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Me 1426764,кл.В 24 В 39/00. 1987. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800481C1 (en) * | 2022-09-30 | 2023-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Method for ultrasonic hardening treatment of parts from low-carbon structural steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8782902B2 (en) | Method of making bearing using ultrasonic nano crystal surface modification technology | |
SU1698041A1 (en) | Method for ultrasonically hardening cylindrical workpiece surfaces | |
JP2005007560A (en) | Working method and working device for inner surface of cylinder | |
Loh et al. | Surface hardening by ball burnishing | |
WO2007015688A1 (en) | Method for ultrasound vibro-impact processing of long-length product surface | |
RU2757643C1 (en) | Method for surface-plastic deformation of the external surface of the part in the form of a rotation body | |
SU1632751A1 (en) | Method for hardening outer cylindrical surfaces of parts with ultrasonic oscillations | |
SU1426764A1 (en) | Method of burnishing cylindrcal surfaces with ultrasound | |
RU2751947C1 (en) | Device for finishing and hardening treatment | |
RU2287424C1 (en) | Device for static-pulse surface plastic deformation by rotating tool | |
RU2753807C1 (en) | Method for surface plastic deformation of cylindrical parts | |
KR20180010532A (en) | Surface treatment apparatus using ultrasonic transmitter | |
RU2500517C2 (en) | Method of cylindrical part plastic forming | |
RU2098259C1 (en) | Method of static-pulse working by surface plastic deformation | |
RU2412042C1 (en) | Method of cylindrical parts machining | |
SU1247167A1 (en) | Method of working thin-wall cylindrical parts | |
SU1682130A1 (en) | Machine for two-side finishing of spherical surfaces | |
RU2287422C1 (en) | Vibration device for surface plastic deformation | |
RU2203789C2 (en) | Method for finishing-strengthening outer cylindrical surfaces of parts at applying ultrasonic twisting oscillations to tool | |
SU1243931A1 (en) | Method of abrasion-less polishing of surface | |
RU2127658C1 (en) | Method for abrasive-free finish ultrasonic treatment of surfaces | |
SU1523316A1 (en) | Method of hardening parts with surface plastic deformation | |
SU1306698A1 (en) | Method of producing microrelief on the surface of articles | |
RU2291043C1 (en) | Diamond-abrasive machining apparatus using static-pulsed loading | |
SU1027019A2 (en) | Apparatus for finishing and burnishing surfaces |