SU742019A1

SU742019A1 - Apparatus for simulating process of rolling-on involute profile

Info

Publication number: SU742019A1
Application number: SU772560431A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Шепович Суходрев; Леонид Алексеевич Желтонога; Арий Анатольевич Ластовенко; Валерий Андреевич Тиманюк
Original assignee: Физико-технический институт АН Белорусской ССР
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1980-06-25

Description

Изобретение касается обработки метал лов давлением и может быть использовано для моделирования и исследования процессов накатки и обкатки эвольвентных профилей. ‘The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used to simulate and study the processes of rolling and rolling in involute profiles. ‘

Известно устройство для накатывания ⁵зубчатых колес, содержащее две зубчатые рейки, закрепленные на каретках, перемещаемых по направляющим корпуса, причем каретки выполнены в виде ползуна, с обеих сторон которого закреплены рейки сим“^,° метрично его продольной оси .A device for rolling ⁵ gears is known, comprising two gear racks mounted on carriages movable along the guides of the housing, the carriages being made in the form of a slider, on both sides of which the rails are fixed ^, “metric to its longitudinal axis.

Однако при накатке с помощью этого устройства в зацеплении· участвуют как минимум три элемента: например, левая и правая стороны одного зуба и одна сторо на соседнего зуба. Кроме того, известное устройство имеет недостаточную жесткость, что вносит дополнительные погрешности при изучении механизма накатки.However, when knurling with this device, at least three elements are involved in the engagement · for example, the left and right sides of one tooth and one side on the adjacent tooth. In addition, the known device has insufficient rigidity, which introduces additional errors in the study of the knurling mechanism.

Это не позволяет использовать извест—' ное устройство для исследования основных, общих для процессов накатки и обкатки закономерностей, создания математических моделей таких процессов, разработки методов расчета геометрии накатных инструментов.This does not allow the use of a well-known device for studying the basic laws common to knurling and rolling in, creating mathematical models of such processes, and developing methods for calculating the geometry of knurled tools.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для модели^ рования процессов накатки эвольвентного профиля; содержащее установленное в корпусе звено, имитирующее инструмент, и звено, имитирующее заготовку, а также привод их перемещения £2] . Это устройство обеспечивает демонстрацию характера изменения размеров детали и механику образования профилей при накатывании.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device for modeling ^ rolling processes of involute profile; containing a link imitating a tool installed in the housing and a link simulating a workpiece, as well as a drive for moving them £ 2]. This device provides a demonstration of the nature of the dimensional changes of the part and the mechanics of the formation of profiles during rolling.

Основным недостатком известного устройства является невозможность выявления и исследования отдельных основных параметров процессов накатки (обкатки) и их функциональных взаимосвязей, так как при работе устройства в зацеплении одновременно участвует несколько смежных накатываемых (демонстрируемых) зубьев. Кроме того, конструкция устройства не обеспечивает необходимую точность кинематической связи привода с имитирующими звеньями (отсутствует синхронизация. перемещения звеньев), что приводит к большим погрешностям при моделировании процесса накатки (обкатки).The main disadvantage of the known device is the inability to identify and study certain basic parameters of the knurling (running) processes and their functional relationships, since when the device is in operation, several adjacent knurled (demonstrated) teeth are simultaneously engaged. In addition, the design of the device does not provide the necessary accuracy of the kinematic connection of the drive with simulating links (there is no synchronization. Movement of the links), which leads to large errors in the simulation of the rolling process (rolling).

Целью изобретения является обеспечение возможности исследования основных параметров процесса накатки эвольвентного профиля.The aim of the invention is to provide the opportunity to study the main parameters of the rolling process of the involute profile.

Это достигается тем, что устройство ю снабжено имеющим эвольвентный профиль копиром, жестко связанным со звеном, имитирующим заготовку, роликом, контактирующим с копиром, закрепленным на звене, имитирующем инструмент, и механизмом ₁₅нагружения, связанным с копиром, при этом звено, имитирующее заготовку, установлено с возможностью поворота относительно оси, проходящей через центр основной окружности эвольвентного профиля копира, а ₂0 ' ролик установлен с возможностью перемещения по касательной к основной окружности эвольвентного профиля копира.This is achieved by the fact that the device is equipped with an involute copier, rigidly connected to the link simulating the workpiece, a roller in contact with the copier mounted on the link simulating the tool, and a loading mechanism ₁₅ connected to the copier, while the link simulating the blank installed with the possibility of rotation about an axis passing through the center of the main circumference of the involute profile of the copier, and ₂ 0 'the roller is installed with the ability to move tangentially to the main circle of the involute profile copier.

Согласно одному из вариантов исполнения устройства, звено, имитирующее за- 25 готовку, выполнено в виде рычага с накладкой из пластичного материала.According to one embodiment of the device, the link simulating the preparation is made in the form of a lever with an overlay of plastic material.

Звено, имитирующее инструмент, может быть выполнено в виде ползуна, имеющего наклонную рабочую поверхность, контакта— зо рующую со звеном, имитирующим заготовку, при этом угол наклона рабочей поверхности ползуна равен углу наклона рабочей поверхности имитирующего инструмента.The link imitating the tool can be made in the form of a slider having an inclined working surface, in contact with the link simulating the workpiece, while the angle of inclination of the working surface of the slider is equal to the angle of inclination of the working surface of the imitating tool.

На фиг. 1 представлена схема устройстзз ва; на фиг. 2 — установка датчиков на рабочей поверхности ползуна.In FIG. 1 is a schematic diagram of a device; in FIG. 2 - installation of sensors on the working surface of the slider.

Устройство состоит из копира 1 и жестоко связанного с ним звена, имитирующего инструмент, выполненного в виде рычага 2 с пластической накладкой 3, установленных на оси 4 устройства. Ось устройства является центром основной окружности эвольвентой поверхности копира. К копиру 1 через блок 5 на гибкой нити 6 прикреплен груз 7. В направляющих 8 корпуса установлен ползун 9 с упором 10, на оси 11 которого установлен ролик 12. Угол наклона деформирующей поверхности ползуна соответствует углу наклона рабочей поверхности имитируемой накатной рейки.The device consists of a copier 1 and a link rigidly connected to it, simulating a tool, made in the form of a lever 2 with a plastic plate 3 mounted on the axis 4 of the device. The axis of the device is the center of the main circle of the involute surface of the copier. A load 7 is attached to the copier 1 through the block 5 on the flexible thread 6. In the guides 8 of the case there is a slider 9 with a stop 10, on the axis 11 of which a roller 12 is mounted.

Для определения усилия деформирования и еГо составляющих используются датчи- ₅₅ки 13 и 14, установленные на траверсеTo determine the deformation of force and its components are used datchi- ₅₅ ki 13 and 14 mounted on the boom

15. Для измерения'площадки контакта между заготовкой и инструментом может быть установлен датчик 16.15. To measure the contact area between the workpiece and the tool, a sensor 16 can be installed.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Под действием силы Р ползун 9, перемещаясь вправо, деформирует пластическую накладку 3 элемента зубчатого колеса 2 до тех пор, пока поверхность ролика 12 упора 10 не достигнет поверхности копира 1. Затем под действием наклонной плоскости и ползуна 9 элемент зубчатого колеса и жестко связанных с ним копир вместе с ползуном перемещаются по закону, обеспечивающему накатку эвольвентного профиля на пластической накладке 3.Under the action of the force P, the slider 9, moving to the right, deforms the plastic overlay 3 of the gear element 2 until the surface of the roller 12 of the stop 10 reaches the surface of the copier 1. Then, under the action of the inclined plane and the slider 9, the gear element and rigidly connected to it the copier together with the slider are moved according to the law, ensuring the rolling of the involute profile on the plastic plate 3.

Это достигается тем, что центр основной окружности d£ эвольвентной поверхности копира 1 лежит на оси устройства, а линия 0-0 перемещения оси ролика качения 12 является касательной к основной окружности эвольвентой поверхности копира. Линия 0-0 и окружность Oig образуют полоицную пару.This is achieved by the fact that the center of the main circle d £ of the involute surface of the copier 1 lies on the axis of the device, and the line 0-0 of moving the axis of the rolling roller 12 is tangent to the main circle of the involute surface of the copier. Line 0-0 and the circle Oig form a poloic pair.

Во время деформации на заданную глубину и накатки эвольвентного профиля на пластической накладке вращающий момент М, возникающий под действием груза 7, через блок 5 и гибкую, закрепленную на копире нить 6 создает необходимое для деформации противодавление силе Р.During deformation to a predetermined depth and rolling of the involute profile on the plastic plate, the torque M arising under the action of the load 7 through block 5 and the flexible thread 6 fixed on the copier creates the back pressure necessary for deformation to the force P.

Эвольвентный копир и опора качения расположены и взаимодействуют так, что линия перемещения оси опоры качения (касательная к основной окружности копира) с основной окружностью копира образуют полоидную пару. С помощью устройства можно имитировать процесс накатки и обкатки эвольвентного профиля с различной скоростью на пластичной (например, из свинца) накладке. Устанавливая различные по форме и размерам пластичные накладки,-можно изменять степень деформации процесса накатки или обкатки.The involute copier and the rolling support are arranged and interact so that the line of movement of the axis of the rolling support (tangent to the main circumference of the copier) and the main circumference of the copier form a poloidal pair. Using the device, you can simulate the process of rolling and rolling in the involute profile at different speeds on a plastic (for example, from lead) pad. By installing plastic pads of various shapes and sizes, it is possible to change the degree of deformation of the knurling or rolling process.

Устройство позволяет регистрировать величину и направление тангенциальной Р_г и нормальной Р_п составляющих усилия деформирования с помощью датчиков 13 и 14, встроенных в ползун и воспринимающих нагрузку через траверсу 15. По показаниям датчиков строят графики корреляционных связей нормальных и тангенциальных составляющих усилия, скорости и степени деформации.The device allows you to record the magnitude and direction of the tangential R _g and normal R _p components of the deformation force using sensors 13 and 14, built into the slider and perceiving the load through the yoke 15. Based on the readings of the sensors, graphs of the correlation relationships of the normal and tangential components of the force, speed and degree of deformation are constructed .

Устройство позволяет определить величину и характер изменений площадки контакта в процессе деформации в зависимости от скорости и степени деформации. Для этого вместо траверсы 15 необходимо установить датчик 16, предназначенный для измерения площадки контакта непосредст5 венйо в процессе деформации. По данным датчика строят графики изменения площадки контакта в зависимости от скорости и степени деформации, а также определяют ее расположение в пространстве.The device allows you to determine the magnitude and nature of changes in the contact area during deformation, depending on the speed and degree of deformation. To do this, instead of the traverse 15, it is necessary to install a sensor 16, designed to measure the contact area directly during the deformation process. According to the sensor data, graphs of changes in the contact area are constructed depending on the speed and degree of deformation, and also determine its location in space.

Предлагаемое устройство позволяет вььявить причины возникновения погрешностей, образующихся при накатке или обкатке левого и правого профилей зубьев. Для этого деформирование производят в первом ю случае от точки А к точке Б, а во второмот Бк А , моделируя таким образом деформацию левого и правого профиля зуба. По данным строят графики изменений усилия и площадок контакта для левого вого профилей зубьев.The proposed device allows you to display the causes of errors that occur during knurling or running in of the left and right tooth profiles. To do this, deformation is carried out in the first case from point A to point B, and in the second from Bq A, thus simulating the deformation of the left and right tooth profile. According to the data, graphs of changes in the force and contact areas for the left tooth profile are plotted.

и пра-15and great-15

Claims

kinematic connection of the drive with simulating links (there is no synchronizing movement of the links), which leads to large errors in simulating the process of knurling (rolling). The aim of the invention is to enable the investigation of the main parameters of the rolling process of an involute profile. This is achieved by the fact that the device is equipped with an involuted copier that is rigidly connected to the link, they are tied to the workpiece, a roller in contact with the copier, attached to the link imitating the tool, and the loading mechanism connected to the copier, while the link imitating the workpiece is pivotally mounted about an axis passing through the center of the main circle of the copier's involute profile, and the roller is mounted to move along the tangent to the main circle of the involute profile to feast. According to one of the options for using the device, the link imitating the workpiece is made in the form of a lever with a nam & Koy of plastic material. The link simulating a tool can be made in the form of a slider having an inclined working surface in contact with the link simulating the workpiece, while the angle of inclination of the working surface of the slider is equal to the angle of inclination of the working surface of the simulating tool. FIG. 1 shows a device diagram; in fig. 2 - installation of sensors on the working surface of the slide. The device consists of a copier 1 and a rigidly connected link simulating a tool made in the form of a lever 2 with a plastic overlay 3 mounted on the axis 4 of the device. The axis of the device is the center of the main circle of the involute surface of the copier. A weight 7 is attached to copier 1 through block 5 on flexible thread 6. Slider 9 is installed in body guides 8 with an emphasis 10, on axis 11 of which roller 12 is installed. The slope angle of the deforming surface of the slider corresponds to the angle of inclination of the working surface of the simulated rolling rail. To determine the strain force and the efo components, sensors 13 and 14 are installed on the crosspiece 15. Sensor 16 can be installed to measure the contact area between the workpiece and the tool. 742 9 The device operates as follows. Under the action of force P, the slider 9, moving to the right, deforms the plastic lining 3 of the gear element 2 until the surface of the roller 12 of the stop 10 reaches the surface of the copier 1. Then, under the action of the inclined plane and the slider 9, the element of the gear wheel and rigidly connected with it, the copier, along with the п-slider, is moved according to the law, which ensures the knurling of the involute profile on the plastic overlay 3. This is achieved by the fact that the center of the main circle d of the involute surface of copier 1 lies on the axis of the device, and the O – O line the movement of the axis of the roller 12 is tangent to the main circumference of the involute surface of the catfish. The lines OO and the circle dg form a poloid pair. During deformation to a given depth and knurling of the involute profile on the plastic lining, the torque M generated by the load 7 through block 5 and the flexible thread 6 attached to the coping thread creates the back pressure force R. necessary for the deformation. The involute copier and rolling support are arranged and interact so that the lines of movement of the axis of the roll support (tangent to the main circumference of the copier) with the main circumference of the copier form a poloid pair. With the help of the device, it is possible to simulate the process of knurling and running-in of an involute profile at different speeds on a plastic (for example, from lead) lining. Having established plastic nacalacs of various shapes and sizes, it is possible to change the degree of deformation of the knurling or rolling process. The device allows detecting the magnitude and direction of tangential PJ.- and normal P components of de-amplification using sensors 13 and 14 embedded in the slider and receiving the load through the traverse 15. According to the sensor indications, normal and tangential correlations are plotted components of force, speed and degree of deformation. The device allows to determine the magnitude and nature of changes in the contact area during the deformation process, depending on the speed and degree of deformation. To do this, instead of the crosspiece 15, it is necessary to install a sensor 16 intended to measure the contact area directly: BeHtio during the deformation process. Sensor data are used to plot the variation of the contact area depending on the speed and degree of deformation, and also determine its location in space. The proposed device allows BbF to establish the causes of errors resulting from rolling or rolling in the left and right tooth profiles. For this, deformation is carried out in the first case from point A to point B, and in the second from B to A, the model thus deforms the left and right tooth profile. According to the data, graphs of changes in the forces and contact areas for the left and right tooth profiles are plotted. Claim 1. Device for simulating the knurling process of an involute profile containing a link installed in a housing that simulates a tool and a link imitating a workpiece, and also drives their movement, characterized in that in order to make it possible to investigate the main parameters of the involute rolling process profile, it is equipped with an involute profile copier, rigidly connected with the link, imitating the workpiece, a roller in contact with the copier attached to the link, imitating the tool, and A loading mechanism connected with a copier, while the link imitating the workpiece is installed with the possibility of rotation relative to the axis passing through the center of the main circle of the involute profile of the copier, and the roller is installed with the possibility of moving along the tangent to the main circle of the involute profile of copier. 2. The device according to claim 1, which is designed so that it imitates the blank, made in the form of a lever with an overlay of plastic material. 3. The device according to claim 1, characterized in that the link imitating the tool is made in the form of a slide having an inclined working surface in contact with the link imitating the workpiece, while the angle of inclination of the working surface of the slide is equal to the angle of inclination of the working surface of the simulated tool . Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 341572, cl. B 21 H 5 / O2, 24.05.71.

2. USSR Author's Certificate No. 5046О2, cl. 21 H 5/00, 08.23.74 (prototype).

15 /"

15

A 3