RU202108U1 - Device for forming microrelief of friction surface - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к холодной обработке металлов и сплавов методом поверхностного пластического деформирования и может быть использована для формирования дискретного микрорельефа трущихся цилиндрических поверхностей деталей машин. Устройство для формирования микрорельефа поверхности трения содержит узел прижима натянутой подпружиненным механизмом натяжения бесконечной абразивной ленты к обрабатываемой поверхности, который выполнен в виде установленного с натягом к обрабатываемой детали накатного диска с нанесенными на его рабочей поверхности формообразующими выступами, соответствующими форме и шагу наносимого на поверхность обрабатываемой детали дискретного микрорельефа. Накатной диск выполнен с кольцевым вырезом глубиной больше толщины абразивной ленты и центральным углом, обеспечивающим равенство длин дуг окружностей рабочей части накатного диска и обрабатываемой поверхности детали. Обеспечивается формирование на цилиндрической поверхности трения регулярного микрорельефа в виде дискретных углублений для размещения антифрикционного материала. 3 ил.The utility model relates to cold working of metals and alloys by surface plastic deformation and can be used to form a discrete microrelief of rubbing cylindrical surfaces of machine parts. The device for forming the microrelief of the friction surface contains a unit for pressing an endless abrasive belt stretched by a spring-loaded tension mechanism to the workpiece surface, which is made in the form of a knurling disk installed with an interference on the workpiece with forming protrusions applied on its work surface corresponding to the shape and pitch of the workpiece applied to the workpiece surface discrete microrelief. The knurling disk is made with an annular cut with a depth greater than the thickness of the abrasive belt and a central angle that ensures the equality of the lengths of the circular arcs of the working part of the knurling disk and the workpiece surface being processed. Provides the formation on the cylindrical surface of friction of a regular microrelief in the form of discrete depressions to accommodate antifriction material. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к холодной обработке металлов и сплавов методом поверхностного пластического деформирования и может быть использована для формирования дискретного микрорельефа трущихся цилиндрических поверхностей деталей машин.The utility model refers to cold working of metals and alloys by surface plastic deformation and can be used to form a discrete microrelief of rubbing cylindrical surfaces of machine parts.

Известны устройство для виброобкатывания по A.C. SU №1466917, МПК В24В 39/04 (2000.01), опубл. 23.03.1989, Бюл. №11 и способ образования поверхности трения по А.С. SU №1493444, МПК В24В 39/00 (2000.01), опубл. 15.07.1989, Бюл. №26, в которых формирование регулярного микрорельефа происходит при воздействии на обрабатываемую цилиндрическую поверхность одновременно двух деформирующих элементов (ДЭ) - шариков разного диаметра. При вибронакатывании поверхности рабочий ДЭ с меньшим радиусом формирует профиль и размеры синусоидальных канавок микрорельефа, а ДЭ с большим радиусом сминает, раскатывает наплывы, образующиеся по краям канавок до высоты исходной шероховатости (А.С. №1466917) или же полностью сглаживает наплывы и исходный микрорельеф между синусоидальными канавками (А.С. №1493444), упрочняя всю поверхность детали.Known device for vibratory rolling according to A.C. SU No. 1466917, IPC В24В 39/04 (2000.01), publ. 03/23/1989, Bul. No. 11 and the method of forming a friction surface according to A. SU No. 1493444, IPC В24В 39/00 (2000.01), publ. 07/15/1989, Bul. No. 26, in which the formation of a regular microrelief occurs when two deforming elements (DE), balls of different diameters, act on the processed cylindrical surface simultaneously. When vibro-rolling the surface, the working DE with a smaller radius forms the profile and dimensions of the sinusoidal grooves of the microrelief, and the DE with a large radius crushes, rolls out the nodules formed along the edges of the grooves to the height of the initial roughness (AS No. 1466917) or completely smoothes the beads and the initial microrelief between sinusoidal grooves (AS No. 1493444), strengthening the entire surface of the part.

Недостатки этого способа и устройства следующие: сложность и громоздкость конструкции, наличие двух приводов для каждого ДЭ, обеспечивающих дополнительные возвратно-поступательные их движения - осцилляцию, трудоемкость в изготовлении и настройке устройства.The disadvantages of this method and device are as follows: the complexity and cumbersomeness of the structure, the presence of two drives for each DE, providing additional reciprocating movements - oscillation, laboriousness in the manufacture and adjustment of the device.

Известно устройство для чистовой обработки поверхностным пластическим деформированием сложно-фасонных поверхностей по патенту на полезную модель RU №24410 МПК В24В 39/00 (2000.01), опубл. 10.08.2002 Бюл. №22. Оно содержит механизм нагружения, состоящий из пластинчатых пружин с установленными на них оправками, несущими деформирующие элементы - индентор и шар, расположенные под углом 180° друг относительно друга, механизм осцилляции, состоящий из привода и торцовых кулачков.Known device for finishing surface plastic deformation of complex-shaped surfaces according to the utility model patent RU No. 24410 IPC В24В 39/00 (2000.01), publ. 08/10/2002 Bul. No. 22. It contains a loading mechanism, consisting of leaf springs with mandrels installed on them, carrying deforming elements - an indenter and a ball, located at an angle of 180 ° relative to each other, an oscillation mechanism, consisting of a drive and end cams.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая производительность.The disadvantage of this device is its design complexity and low productivity.

Известно устройство для отделочно-упрочняющей обработки трущихся поверхностей деталей машин по патенту на полезную модель RU №64126, В24В 39/00 (2006.01), опубл. 27.06.2007 Бюл. №18, содержащее механизм нагружения, состоящий из пластинчатых пружин с установленными на них оправками, несущими деформирующие элементы - индентор и шар, расположенные под углом 180° относительно друг друга; механизм осцилляции, состоящий из привода, торцовых кулачков, установленных на валу привода. Торцовые кулачки выполнены в виде плоских элементов с выступами на плоскости, образующими синусоидальную поверхность, обеспечивающую различную осцилляцию индентора и шара, контактирующими со свободными концами рычагов, другие концы которых прикреплены к пластинчатым пружинам в месте установки оправок, несущих индентор и шар.Known device for finishing and hardening treatment of rubbing surfaces of machine parts according to the utility model patent RU No. 64126, В24В 39/00 (2006.01), publ. 06/27/2007 Bul. No. 18, containing a loading mechanism, consisting of leaf springs with mandrels mounted on them, carrying deforming elements - an indenter and a ball, located at an angle of 180 ° relative to each other; an oscillation mechanism, consisting of a drive, end cams mounted on the drive shaft. End cams are made in the form of flat elements with projections on the plane, forming a sinusoidal surface, providing different oscillations of the indenter and the ball, contacting with the free ends of the levers, the other ends of which are attached to the leaf springs at the installation site of the mandrels carrying the indenter and the ball.

Недостатками этого устройства является сложность конструкции, необходимость использования дорогостоящего оборудования типа токарного станка, низкая производительность.The disadvantages of this device are the complexity of the design, the need to use expensive equipment such as a lathe, and low productivity.

Известно устройство для вибрационной обработки поверхностей деталей по патенту на полезную модель RU №113686 МПК В24В 39/00 (2006.01), опубл. 27.02.2012 Бюл. №6, состоящее из основания, на котором установлены привод возвратно-качательного движения и корпус с размещенной в нем державкой, на которой выполнен участок с малой поперечной жесткостью и имеется разъемный, содержащий вертикальную часть в виде стержня Г-образный участок с инструментом, смещенным относительно оси качания державки. На стержень державки, выполненный с удлиненной образующей, установлена Г-образная втулка с отверстием, длина которого равна длине стержня. Втулка выполнена с возможностью перемещения вдоль оси стержня и фиксирования в требуемом положении посредством расположенного в нижней части втулки винта.Known device for vibration treatment of surfaces of parts according to the patent for useful model RU No. 113686 IPC В24В 39/00 (2006.01), publ. 27.02.2012 Bul. No. 6, consisting of a base on which a reciprocating motion drive is installed and a housing with a holder placed in it, on which a section with low transverse rigidity is made and there is a split L-shaped section containing a vertical part in the form of a rod with a tool offset relative to swing axis of the holder. An L-shaped bushing with a hole, the length of which is equal to the length of the rod, is installed on the holder rod, made with an elongated generatrix. The sleeve is made with the possibility of moving along the axis of the rod and fixing in the required position by means of a screw located in the lower part of the sleeve.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая производительность обработки.The disadvantage of this device is the complexity of the design and low processing efficiency.

Прототипом предлагаемого устройства является устройство для ленточного Шлифования по а.с. SU №1713783, МПК В24В 21/02 (2000.01), опубл. 23.02.92. Бюл. №7. Устройство формирует микрорельеф поверхности трения абразивной лентой, выполненной в виде лентопротяжного механизма, несущего узел прижима абразивной ленты к обрабатываемой поверхности. Узел прижима выполнен в виде установленного на одном из шкивов лентопротяжного механизма с возможностью поворота рычага и смонтированного на нем кронштейна с двумя подпружиненными относительно друг друга рычагами, размещенными на одной оси, при этом нажимные ролики установлены на рычагах кронштейна. Кроме этого, для обеспечения работы устройства необходимо иметь дополнительно механизм зажима детали и механизм ее вращения.The prototype of the proposed device is a device for belt grinding along.with. SU No. 1713783, IPC В24В 21/02 (2000.01), publ. 02/23/92. Bul. No. 7. The device forms a microrelief of the friction surface with an abrasive belt made in the form of a tape drive mechanism carrying the unit for pressing the abrasive belt to the surface to be treated. The clamping unit is made in the form of a tape drive mechanism installed on one of the pulleys with the possibility of turning the lever and a bracket mounted on it with two levers spring-loaded relative to each other, located on one axis, while the pressure rollers are installed on the bracket levers. In addition, to ensure the operation of the device, it is necessary to have an additional clamping mechanism for the part and a mechanism for its rotation.

Недостаток прототипа - невозможность образования на обрабатываемой поверхности дискретного микрорельефа для размещения антифрикционного материала и сложность конструкции, так как устройство имеет сложный механизм прижима ленты к обрабатываемой поверхности и два привода вращения: привод вращения детали и привод вращения абразивной ленты, а также механизм зажима детали.The disadvantage of the prototype is the impossibility of forming a discrete microrelief on the processed surface to accommodate the antifriction material and the complexity of the design, since the device has a complex mechanism for pressing the belt to the treated surface and two rotation drives: a drive for rotating the part and a drive for rotating the abrasive belt, as well as a mechanism for clamping the part.

Задачей полезной модели является формирование на цилиндрической поверхности трения регулярного микрорельефа в виде дискретных углублений для размещения антифрикционного материала.The task of the utility model is to form a regular microrelief in the form of discrete depressions on the cylindrical friction surface to accommodate the antifriction material.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для формирования микрорельефа поверхности трения, выполненном в виде узла прижима абразивной ленты к обрабатываемой поверхности, узел прижима натянутой подпружиненным, механизмом натяжения бесконечной абразивной ленты выполнен в виде установленного с натягом к обрабатываемой детали накатного диска с нанесенными на его рабочей поверхности формообразующими выступами, соответствующими форме и шагу наносимого на поверхность обрабатываемой детали дискретного микрорельефа, а в сечении накатного диска выполнен кольцевой вырез глубиной больше толщины абразивной ленты и центральным углом, обеспечивающим равенство длин дуг окружностей рабочей части накатного диска и обрабатываемой поверхности детали, позволяющий обеспечивать установку и снятие обрабатываемой детали.The task is achieved by the fact that in the device for the formation of the microrelief of the friction surface, made in the form of a unit for pressing the abrasive belt to the treated surface, the clamping unit, tensioned by a spring-loaded, by the tensioning mechanism of an endless abrasive belt is made in the form of a knurled disk installed with an interference fit to the workpiece with applied to it of the working surface with shaping protrusions corresponding to the shape and pitch of the discrete microrelief applied to the surface of the workpiece, and in the section of the knurling disk, an annular cut is made with a depth greater than the thickness of the abrasive belt and a central angle that ensures the equality of the lengths of the arcs of the circles of the working part of the knurling disk and the workpiece surface to be processed, allowing installation and removal of the workpiece.

Так как узел прижима выполнен в виде накатного диска, установленного с натягом к обрабатываемой детали и имеющего программируемый привод вращения, а на поверхности накатного диска нанесены выступы, соответствующие форме и шагу наносимого на поверхность детали дискретного микрорельефа, то при вращении накатного диска на обрабатываемой поверхности детали остаются отпечатки от абразивных зерен, которые образуют дискретный микрорельеф с заданными геометрическими параметрами. А так как на поверхности накатного диска выполнен кольцевой вырез, позволяющий обеспечивать установку и снятие детали, то отпадает необходимость в механизме зажима детали и в приводе ее вращения, что упрощает конструкцию устройства.Since the clamping unit is made in the form of a knurling disk installed with an interference fit to the workpiece and having a programmable rotation drive, and on the surface of the knurling disk there are projections corresponding to the shape and pitch of the discrete microrelief applied to the surface of the part, then when the knurling disk rotates on the workpiece surface imprints from abrasive grains remain, which form a discrete microrelief with specified geometric parameters. And since an annular cut is made on the surface of the knurling disk, allowing for the installation and removal of the part, there is no need for a clamping mechanism for the part and in the drive for its rotation, which simplifies the design of the device.

На фиг. 1 изображено устройство для формирования микрорельефа поверхности трения, вид сбоку, на фиг. 2 - то же, вид спереди, на фиг. 3 - кольцевой вырез накатного диска.FIG. 1 shows a device for forming a microrelief of a friction surface, side view, FIG. 2 - the same, front view, in Fig. 3 - annular cut of the knurled disc.

Устройство состоит из узла прижима - накатного диска 1 (фиг. 1, 2), направляющего ролика 2 и натянутой между ним под действием механизма натяжения 3 бесконечной абразивной ленты 4 с обращенной наружу рабочей рельефной поверхностью 5. Напротив накатного диска 1 расположены поддерживающие ролики 6, на которые опирается цилиндрическая обрабатываемая деталь 7. Накатный диск 1 имеет привод вращения в виде шагового электродвигателя 8 (фиг. 2). Направляющий ролик 2, ролик 9 механизма натяжения 3, поддерживающие ролики 6, следовательно, и деталь 7 установлены с возможностью свободного вращения. Ролик 9 установлен на двуплечем рычаге 10, подвижно насаженном на ось 11 и поджатом к абразивной ленте 4 пружиной 12.The device consists of a clamping unit - a knurling disk 1 (Fig. 1, 2), a guide roller 2 and an endless abrasive belt 4 stretched between it under the action of a tension mechanism 3 with a working relief surface 5 facing outward. Opposite the knurling disk 1, there are supporting rollers 6, on which the cylindrical workpiece 7 is supported. The knurling disk 1 has a rotation drive in the form of a stepper motor 8 (Fig. 2). The guide roller 2, the roller 9 of the tensioning mechanism 3, the supporting rollers 6, and therefore the part 7, are mounted for free rotation. The roller 9 is mounted on a two-armed lever 10, movably mounted on the axle 11 and pressed against the abrasive belt 4 by the spring 12.

Поддерживающие ролики 6 отрегулированы так, что накатный диск 1 в рабочем положении установлен по отношению к обрабатываемой поверхности детали 7 с натягом Δ>0, равнымThe supporting rollers 6 are adjusted so that the knurling disk 1 in the working position is set in relation to the workpiece surface to be machined 7 with an interference fit Δ> 0 equal to

где d - диаметр обрабатываемой поверхности детали 7, мм; D - диаметр накатного диска 1, мм; δ - толщина абразивной ленты 4, мм; L - расстояние между осями накатного диска 1 и детали 7, мм.where d is the diameter of the processed surface of the part 7, mm; D is the diameter of the knurling disk 1, mm; δ is the thickness of the abrasive belt 4, mm; L is the distance between the axes of the knurling disk 1 and part 7, mm.

Величина натяга Δ зависит от глубины обработки и определяется экспериментально.The amount of interference Δ depends on the depth of processing and is determined experimentally.

Для обеспечения свободной установки детали 7 на поддерживающие ролики 6 накатный диск 1 выполнен с кольцевым вырезом 13 (фиг. 2, 3) глубиной h, величина которой больше толщины абразивной ленты 4. Центральный угол β кольцевого выреза 13 обеспечивают равнымTo ensure free installation of part 7 on the supporting rollers 6, the knurling disk 1 is made with an annular cut 13 (Figs. 2, 3) with a depth h, the value of which is greater than the thickness of the abrasive belt 4. The central angle β of the annular cut 13 is provided equal

При этом условии длина дуги окружности рабочей части 14 накатного диска 1 равна длине образующей окружности 15 обрабатываемой поверхности детали 7. Накатный диск 1 выполнен диаметром, большим диаметра обрабатываемой детали 7. Рабочая часть 14 накатного диска 1 ограничивается центральным углом рабочего хода γUnder this condition, the length of the circular arc of the working part 14 of the knurling disk 1 is equal to the length of the generating circle 15 of the workpiece surface being processed 7. The knurling disk 1 is made with a diameter larger than the diameter of the workpiece 7. The working part 14 of the knurling disk 1 is limited by the central angle of the working stroke γ

На рабочей части 14 накатного диска 1 выполнены формообразующие выступы 16 с продольным шагом b и поперечным шагом a, которые соответствуют форме и шагу наносимого на поверхность детали дискретного микрорельефа. Для обеспечения равномерного и непрерывного контакта формообразующих выступов 16 накатного диска 1 с обрабатываемой поверхностью детали 7 в процессе накатки формообразующие выступы 16 располагают под углом а к образующей наружной поверхности накатного диска 1.On the working part 14 of the rolling disk 1, shaping protrusions 16 are made with a longitudinal pitch b and a transverse pitch a, which correspond to the shape and pitch of the discrete microrelief applied to the surface of the part. To ensure uniform and continuous contact of the shaping projections 16 of the knurling disk 1 with the processed surface of the part 7 during the rolling process, the shaping projections 16 are positioned at an angle a to the generatrix of the outer surface of the knurling disk 1.

Ролик 9 механизма натяжения 3 установлен с возможностью вращения на оси 17.The roller 9 of the tensioning mechanism 3 is rotatably mounted on the axis 17.

Устройство смонтировано на L-образном основании 18.The device is mounted on an L-shaped base 18.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном нерабочем положении кольцевой вырез 13 (фиг. 2) накатного диска 1 устанавливают напротив поддерживающих роликов 6. Обрабатываемую деталь 7 свободно устанавливают на поддерживающие ролики 6, так как между накатным диском 1 с абразивной лентой 4 и поверхностью детали имеется зазор, а с противоположной стороны деталь удерживают рукой или специальным упором (на фиг. условно не показан). Включают вращение шагового двигателя 8, который поворачивает накатной диск 1 вокруг его оси. Под действием натяга Δ вместе с накатным диском 1 получают вращение абразивная лента 4 и деталь 7. Формообразующие выступы 16 накатного диска 1 воздействуют на зерна рабочей рельефной поверхности 5 абразивной ленты 4, которые вдавливаются в обрабатываемую поверхность детали 7, образуя дискретный микрорельеф, впадины которого соответствуют форме концов формообразующих выступов 16 и располагаются на обрабатываемой поверхности с шагом a и b.In the initial inoperative position, the annular cut 13 (Fig. 2) of the knurling disk 1 is installed opposite the supporting rollers 6. The workpiece 7 is freely installed on the supporting rollers 6, since there is a gap between the knurling disk 1 with an abrasive belt 4 and the surface of the workpiece, and with the opposite the sides hold the part by hand or with a special stop (not shown in Fig.). Include the rotation of the stepper motor 8, which rotates the knurled disk 1 around its axis. Under the influence of the tension Δ, together with the knurling disk 1, the abrasive belt 4 and part 7 rotate. The shaping projections 16 of the knurling disk 1 act on the grains of the working relief surface 5 of the abrasive belt 4, which are pressed into the workpiece 7 surface to be processed, forming a discrete microrelief, the depressions of which correspond to the shape of the ends of the shaping protrusions 16 and are located on the processed surface with a step a and b.

Пружина 12 механизма натяжения 3 посредством двуплечего рычага 10, подвижно установленного на оси 11, постоянно прижимает ролик 9 к абразивной ленте 4 и поддерживает ее натяжение.The spring 12 of the tensioning mechanism 3 by means of a two-armed lever 10, movably mounted on the axis 11, constantly presses the roller 9 against the abrasive belt 4 and maintains its tension.

После того, как накатный диск 1 совершит рабочий ход на угол γ, из-за кольцевого выреза 13 процесс обработки поверхности детали 7 автоматически прекращается, так как абразивная лента 4, попадая в кольцевой вырез 13, начинает отдаляться от обрабатываемой поверхности детали 7 с образованием зазора. Накатный диск 1 доворачивают шаговым двигателем 8 до горизонтального положения кольцевого выреза 13 (Фиг. 2) и деталь 7 свободно удаляют. Цикл повторяют.After the knurling disk 1 makes a working stroke at an angle γ, due to the annular cut 13, the surface treatment of the part 7 is automatically terminated, since the abrasive belt 4, falling into the annular cut 13, begins to move away from the workpiece 7 surface to be machined with the formation of a gap ... The knurled disk 1 is turned with a stepper motor 8 to the horizontal position of the annular cutout 13 (Fig. 2) and part 7 is freely removed. The cycle is repeated.

Возможно введение дополнительной операции по удалению наплывов металла по краям углублений дискретного микрорельефа.It is possible to introduce an additional operation to remove metal beads along the edges of the discrete microrelief depressions.

Предлагаемое устройство отличается простотой конструкции, удобством в эксплуатации и позволяет за один оборот детали обеспечивать образование на ее поверхности дискретного микрорельефа с углублениями для размещения антифрикционного материала.The proposed device is distinguished by its simplicity of design, ease of use and allows for one turn of the part to ensure the formation on its surface of a discrete microrelief with grooves for placing an antifriction material.

Claims (1)

Устройство для формирования микрорельефа поверхности трения, содержащее бесконечную абразивную ленту, натянутую подпружиненным механизмом натяжения, и узел прижима абразивной ленты к обрабатываемой поверхности, отличающееся тем, что узел прижима натянутой бесконечной абразивной ленты выполнен в виде установленного с натягом к обрабатываемой детали накатного диска с нанесенными на его рабочей поверхности формообразующими выступами, соответствующими форме и шагу наносимого на поверхность обрабатываемой детали дискретного микрорельефа, при этом накатной диск выполнен с кольцевым вырезом глубиной больше толщины абразивной ленты и центральным углом, обеспечивающим равенство длин дуг окружностей рабочей части накатного диска и обрабатываемой поверхности детали.A device for forming the microrelief of a friction surface, containing an endless abrasive belt stretched by a spring-loaded tensioning mechanism, and a unit for pressing the abrasive belt to the treated surface, characterized in that the unit for pressing a stretched endless abrasive belt is made in the form of a knurling disk installed with an interference on the workpiece with applied to its working surface with shaping protrusions corresponding to the shape and pitch of the discrete microrelief applied to the surface of the workpiece, while the knurling disk is made with an annular cut with a depth greater than the thickness of the abrasive belt and a central angle that ensures equality of the lengths of the circular arcs of the working part of the knurling disk and the workpiece surface to be processed.

Images