RU207027U1 - Device for the formation of microrelief of the 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. Задача полезной модели - формирование на цилиндрической поверхности трения регулярного микрорельефа в виде дискретных углублений для размещения антифрикционного материала. 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, в сечении которого выполнен плоский 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. 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 task of the utility model is to form a regular microrelief on a cylindrical friction surface in the form of discrete depressions for placing an antifriction material. 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 fit to the workpiece, in the section of which a flat cut is made with a depth greater than the thickness of the abrasive belt and a central angle that ensures equality the lengths of the arcs of the circles of the working part of the knurling disk and the workpiece surface to be processed, which makes it possible to ensure the installation and removal of the workpiece. 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 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.

Известны устройство для виброобкатывания по а.с. 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 along.with. SU No. 1466917, IPC В24В 39/04 (2000.01), publ. 03/23/1989, Bul. No. 11 and a method of forming a friction surface along.with. 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 at the same time. When vibrorolling 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 beads formed along the edges of the grooves to the height of the initial roughness (design certificate No. 1466917) or completely smoothes the beads and the initial microrelief between sinusoidal grooves (and.with. 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. 10.08.2002 Bul. No. 22. It contains 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 and end cams.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая производительность.The disadvantages of this device are the complexity of the design 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. 27.06.2007 Bul. No. 18, containing 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; oscillation mechanism, consisting of a drive, end cams mounted on the drive shaft. The end cams are made in the form of flat elements with protrusions 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 a 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 bushing 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 bushing.

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 a 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 mounted 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 processed 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 on the cylindrical friction surface in the form of discrete depressions to accommodate the antifriction material.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для формирования микрорельефа поверхности трения абразивной лентой узел прижима натянутой подпружиненным механизмом натяжения бесконечной абразивной ленты выполнен в виде установленного с натягом к обрабатываемой детали накатного диска, в сечении которого выполнен плоский 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 forming the microrelief of the friction surface with an abrasive belt, the clamping unit of an endless abrasive belt stretched by a spring-loaded tensioning mechanism is made in the form of a knurling disk installed with an interference to the workpiece, in the section of which a flat cut is made with a depth greater than the thickness of the abrasive belt and a central angle , ensuring 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 for the installation and removal of the workpiece.

Такого исполнения элементов в конструкции прототипа нет.There is no such execution of elements in the prototype design.

Так как узел прижима выполнен в виде накатного диска, установленного с натягом к обрабатываемой детали и имеющего программируемый привод вращения, то при вращении накатного диска на обрабатываемой поверхности детали остаются отпечатки от абразивных зерен, которые образуют дискретный микрорельеф с заданными геометрическими параметрами. Поскольку на поверхности накатного диска выполнен 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, when the knurling disk rotates, imprints from abrasive grains remain on the workpiece surface, which form a discrete microrelief with specified geometric parameters. Since a cutout 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 - устройство в начале обработки детали, вид спереди.FIG. 1 shows a device for forming a microrelief of a friction surface, side view, FIG. 2 - the same, front view, in Fig. 3 - device at the beginning of part processing, front view.

Устройство состоит из узла прижима - накатного диска 1 (фиг. 1), направляющего ролика 2 и натянутой между ними 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 деталь 7. Накатной диск 1 имеет привод вращения в виде шагового электродвигателя 8 (фиг. 1). Направляющий ролик 2, ролик 9 механизма натяжения 3 и поддерживающие ролики 6, следовательно, и деталь 7, установлены с возможностью свободного вращения. Ролик 9 установлен на двуплечем рычаге 10, подвижно насаженном на оси 11 и поджатом к абразивной ленте 4 пружиной 12.The device consists of a clamping unit - a knurling disk 1 (Fig. 1), a guide roller 2 and an endless abrasive belt 4 stretched between them under the action of a tension mechanism 3 with an outwardly facing working relief surface 5. Opposite the knurling disk 1 there are supporting rollers 6 on which the part 7 is supported. The knurled disk 1 has a rotation drive in the form of a stepper motor 8 (Fig. 1). The guide roller 2, the roller 9 of the tensioning mechanism 3 and the supporting rollers 6, and therefore the part 7, are mounted so that they can rotate freely. The roller 9 is mounted on a two-arm lever 10, movably mounted on the axis 11 and pressed against the abrasive belt 4 by the spring 12.

Поддерживающие ролики 6 отрегулированы так, что накатной диск 1 в рабочем положении установлен по отношению к обрабатываемой поверхности детали 7 с натягом А>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 A> 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.

Накатной диск 1 выполнен диаметром, большим диаметра обрабатываемой детали 7. Для обеспечения свободной установки детали 7 на поддерживающие ролики 6 накатной диск 1 выполнен с плоским вырезом 13 (фиг. 2) глубиной h, величина которой больше толщины абразивной ленты 4. Плоский вырез 13 выполнен с закруглениями 14. Центральный угол (3 плоского выреза 13 обеспечивают равнымThe knurling disk 1 is made with a diameter larger than the diameter of the workpiece 7. To ensure free installation of the workpiece 7 on the supporting rollers 6, the knurling disk 1 is made with a flat cut 13 (Fig. 2) of depth h, the value of which is greater than the thickness of the abrasive belt 4. The flat cut 13 is made with roundings 14. Central corner (3 flat cut 13 provide equal

При этом условии длина дуги окружности рабочей части 15 накатного диска 1 равна длине образующей окружности 16 обрабатываемой поверхности детали 7. Рабочая часть 15 накатного диска 1 ограничивается центральным углом рабочего хода γUnder this condition, the length of the circular arc of the working part 15 of the knurling disk 1 is equal to the length of the generating circle 16 of the workpiece surface being processed 7. The working part 15 of the knurling disk 1 is limited by the central angle of the working stroke γ

γ=360°-β.γ = 360 ° -β.

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. В исходном - нерабочем - положении накатного диска 1 плоский вырез 13 (фиг. 2) устанавливают напротив поддерживающих роликов 6. В образовавшийся между накатным диском 1 с абразивной лентой 4 и поддерживающими роликами 6 зазор помещают обрабатываемую деталь 7. Ее устанавливают на поддерживающие ролики 6, а с противоположной стороны деталь 7 удерживают рукой или специальным упором (на фиг. условно не показан). Включают вращение шагового двигателя 8, который поворачивает накатный диск 1 вокруг его оси (фиг. 3). Под действием натяга А вместе с накатным диском 1 получают свободное вращение абразивная лента 4 и деталь 7. Накатной диск 1 воздействует на зерна рабочего рельефного слоя 5 абразивной ленты 4, которые вдавливаются в обрабатываемую поверхность детали 7, образуя на ней дискретный микрорельеф, впадины которого соответствуют профилю формообразующих зерен абразивной ленты 4. Закругления 14 плоского выреза 13 позволяют абразивной ленте 4 плавно переходить с цилиндрической поверхности рабочей части 15 накатного диска 1 к плоской поверхности выреза 13.The device works as follows. In the initial - inoperative - position of the knurling disk 1, a flat cutout 13 (Fig. 2) is placed opposite the supporting rollers 6. In the gap formed between the knurling disk 1 with an abrasive belt 4 and the supporting rollers 6, the workpiece 7 is placed. It is installed on the supporting rollers 6, and on the opposite side, part 7 is held by hand or by a special stop (not shown in Fig.). Include the rotation of the stepper motor 8, which rotates the knurled disk 1 around its axis (Fig. 3). Under the influence of tension A, together with the knurling disk 1, abrasive belt 4 and part 7 get free rotation. The knurling disk 1 acts on the grains of the working relief layer 5 of the abrasive belt 4, which are pressed into the treated surface of part 7, forming a discrete microrelief on it, the depressions of which correspond to the profile of the shaping grains of the abrasive belt 4. The roundings 14 of the flat cut 13 allow the abrasive belt 4 to smoothly transition from the cylindrical surface of the working part 15 of the knurling disk 1 to the flat surface of the cut 13.

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. Ход рычага 10, следовательно, и ролика 9 изменяется в зависимости от положения плоского выреза 13 накатного диска 1. Рабочий ход пружины 12, длина рычага 10 подобраны так, что обеспечивают натяжение абразивной ленты 4 в любом положении накатного диска1.The spring 12 of the tensioning mechanism 3 by means of a two-shoulder lever 10, movably mounted on the axis 11, constantly presses the roller 9 against the abrasive belt 4 and maintains its tension. The stroke of the lever 10, and therefore of the roller 9, varies depending on the position of the flat cut 13 of the knurling disk 1. The working stroke of the spring 12, the length of the lever 10 are selected so that the abrasive belt 4 is tensioned in any position of the knurling disk1.

После того, как накатной диск 1 совершит рабочий ход на угол у, из-за плоского выреза 13 процесс обработки поверхности детали 7 автоматически прекращается, так как абразивная лента 4, огибая закругление 14, располагается на плоском вырезе 13 и между ней и обрабатываемой поверхностью детали 7 появляется зазор. Накатной диск 1 поворачивают шаговым двигателем 8 до горизонтального положения плоского выреза 13 (фиг. 2) и деталь 7 свободно удаляют. Цикл повторяют.After the knurled disk 1 makes a working stroke at an angle y, due to the flat cut 13, the surface treatment of the part 7 is automatically terminated, since the abrasive belt 4, bending around the rounding 14, is located on the flat cut 13 and between it and the workpiece surface to be machined 7 a gap appears. The knurled disk 1 is turned by the stepper motor 8 to the horizontal position of the flat cutout 13 (Fig. 2) and the 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 recesses for placing an antifriction material.

Claims (1)

Устройство для формирования микрорельефа поверхности трения, содержащее узел прижима бесконечной абразивной ленты к обрабатываемой поверхности, отличающееся тем, что оно содержит подпружиненный механизм натяжения бесконечной абразивной ленты, а узел прижима выполнен в виде установленного с натягом к обрабатываемой детали накатного диска с плоским в сечении вырезом, имеющим глубину, которая больше толщины абразивной ленты, и центральный угол, который обеспечивает равенство длин дуг окружностей рабочей части накатного диска и обрабатываемой поверхности детали для обеспечения установки и снятия обрабатываемой детали.A device for forming the microrelief of the friction surface, containing a unit for pressing an endless abrasive belt to the workpiece surface, characterized in that it contains a spring-loaded mechanism for tensioning an endless abrasive belt, and the clamping unit is made in the form of a knurling disk installed with an interference fit to the workpiece with a cutout flat in cross-section, having a depth that is 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 to ensure the installation and removal of the workpiece.

Images