RU2312758C1 - Finish strengthening method by means of spring tool - Google Patents
Finish strengthening method by means of spring tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312758C1 RU2312758C1 RU2006108725/02A RU2006108725A RU2312758C1 RU 2312758 C1 RU2312758 C1 RU 2312758C1 RU 2006108725/02 A RU2006108725/02 A RU 2006108725/02A RU 2006108725 A RU2006108725 A RU 2006108725A RU 2312758 C1 RU2312758 C1 RU 2312758C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- tool
- elastic rings
- profile
- turns
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Wire Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к отделочно-упрочняющей обработки заготовок типа гладких, ступенчатых и эксцентриковых валов и винтов с небольшой высотой профиля из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) многоэлементным обкатывающим инструментом с деформирующей кольцевой пружиной.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to hardening processing of workpieces such as smooth, stepped and eccentric shafts and screws with a small profile height of steels and alloys by surface plastic deformation (PPD) with a multi-element rolling tool with a deforming ring spring.
Известен способ для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей и инструмент для его реализации, содержащий подпружиненный держатель и смонтированный в нем с возможностью свободного вращения деформирующий элемент, выполненный в виде пружины с наружным диаметром, не кратным диаметру обкатываемой поверхности [1].A known method for finishing and hardening processing of cylindrical surfaces and a tool for its implementation, comprising a spring-loaded holder and mounted in it with the possibility of free rotation of the deforming element, made in the form of a spring with an outer diameter that is not a multiple of the diameter of the rolled surface [1].
Недостатками известного способа и инструмента являются узкие технологические возможности и диапазон применения: только для гладких цилиндрических поверхностей.The disadvantages of the known method and tool are narrow technological capabilities and the range of application: only for smooth cylindrical surfaces.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей заключающиеся в том, что предлагаемый способ и инструмент позволит вести отделочно-упрочняющую обработку заготовок типа гладких, ступенчатых и эксцентриковых валов и винтов с небольшой высотой профиля из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) многоэлементным обкатывающим инструментом с деформирующей подпружиненной кольцевой пружиной.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities consisting in the fact that the proposed method and tool will allow finishing and hardening processing of workpieces such as smooth, stepped and eccentric shafts and screws with a small profile height of steel and alloys by surface plastic deformation (PPD) with a multi-element rolling tool with a deforming spring loaded ring spring.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа чистового упрочнения или гладких валов, или ступенчатых валов, или эксцентриковых валов, или винтов с небольшой высотой профиля, включающий сообщение вращательного движения заготовке и поступательного перемещения вдоль оси вращающейся заготовки инструменту, при этом используют инструмент, содержащий держатель с подшипниками, в которых установлена оправка с деформирующим элементом в виде стальной пружины с витками круглого сечения, концы которой жестко заделаны на оправке и неподвижно закрепленные на оправке в направлении витков пружины упругие кольца, на которых установлены витки пружины, на внутренней поверхности последних выполнена продольная дорожка с профилем, подобным профилю наружной поверхности упругих колец, для обеспечения контакта поверхности дорожки витка с наружной поверхностью упругих колец, при этом регулируют натяг витков пружины на упругих кольцах.The problem is solved using the proposed method of finish hardening or smooth shafts, or stepped shafts, or eccentric shafts, or screws with a small profile height, including a message about the rotational movement of the workpiece and translational movement along the axis of the rotating workpiece to the tool, using a tool containing a holder with bearings in which a mandrel with a deforming element is installed in the form of a steel spring with round turns, the ends of which are rigidly sealed on the mandrel and elastic rings fixed on the mandrel in the direction of the spring coils, on which the spring coils are mounted, a longitudinal track is made on the inner surface of the latter with a profile similar to the profile of the outer surface of the elastic rings to ensure that the surface of the coil track contacts the outer surface of the elastic rings, while adjusting interference of spring coils on elastic rings.
Особенности конструкции инструмента поясняются чертежами.Features of the design of the tool are illustrated by drawings.
На фиг.1 показана схема обкатывания винта с небольшой высотой профиля предлагаемым способом с помощью пружинного упрочняющего инструмента с деформирующими элементами в виде витков кольцевой пружины, общий вид; на фиг.2 - конструкция инструмента, частичный продольный разрез; на фиг.3 - поперечный разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид слева по Б на фиг.2; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2.Figure 1 shows a diagram of rolling a screw with a small profile height by the proposed method using a spring hardening tool with deforming elements in the form of coil spring coils, general view; figure 2 - construction of the tool, a partial longitudinal section; figure 3 is a cross section aa in figure 2; figure 4 is a left view along B in figure 2; figure 5 - section bb in figure 2.
Предлагаемый способ и инструмент предназначен для обработки поверхностным пластическим деформированием наружных поверхностей вращения заготовок типа гладких, ступенчатых и эксцентриковых валов и винтов с большим шагом и небольшой высотой профиля, например, винтов винтовых насосов, а также плоских поверхностей.The proposed method and tool is designed for surface plastic deformation of the outer surfaces of rotation of the workpieces such as smooth, stepped and eccentric shafts and screws with a large pitch and a small profile height, for example, screw pumps, screws, and flat surfaces.
Обработку выполняют на токарных, карусельных, фрезерных станках и обрабатывающих центрах с сообщением вращательного движения заготовке - Vз, a инструменту - движение продольной подачи Sпр при обработке тел вращения и с сообщением возвратно-поступательного продольного и поперечного движений при обработке плоских поверхностей.The processing is performed on turning, rotary, milling machines and machining centers with the message of the rotational movement of the workpiece - V s , and the tool - the movement of the longitudinal feed S CR when processing bodies of revolution and with the message reciprocating longitudinal and transverse movements when processing flat surfaces.
Инструмент содержит держатель 1 в виде вилки, в подшипниках 2 которого установлена оправка 3 с деформирующим элементом, выполненным в виде пружины 4 с наружным диаметром, не кратным диаметру обкатываемой поверхности заготовки 5.The tool contains a holder 1 in the form of a fork, in the bearings 2 of which a
Витки деформирующей пружины 4 навиты вплотную друг к другу и изготовлены из стали круглого сечения с продольной дорожкой 6 на внутренней поверхности.The turns of the deforming
Пружина 4 установлена на оправке 3 не непосредственно, а на упругих кольцах 7, неподвижно закрепленных в направлении витков на оправке 3. Неподвижное закрепление колец 7 на оправке 3 осуществляют известными способами, например сваркой (на фиг.2-3 не показано), пайкой, чеканкой, с помощью винтов и планок и т.п. Упругие кольца 7 изготовлены из проволоки из стали в поперечном сечении круглого, полукруглого, прямоугольного, эллипсного и т.п. профиля. Так как витки пружины 4 охватывают оправку 3 с кольцами 7 и контактируют дорожками 6 с наружной поверхностью упругих колец 7, поэтому профиль поперечного сечения упомянутой дорожки 6 витков пружины 4 подобен профилю поперечного сечения наружной поверхности упругих колец 7.The
Концы деформирующей пружины 4 жестко заделаны на оправке 3 с возможностью регулирования натяга витков пружины 4 на упругих кольцах 7. Например, в конструкции инструмента, представленной на фиг.1-2, левый конец пружины свернут в кольцо 8 и зажат гайкой 9, а правый конец 10 - отогнут и защемлен винтом 11 через планку 12.The ends of the deforming
При общей сборке инструмента сначала винтом 11 через планку 12 закрепляют правый конец 10 пружины 4, а затем гайкой 9 - левый кольцевой конец 8, при этом предварительно закручивают пружину 4, устраняя зазоры в месте контакта дорожки 6 пружины 4 с кольцами 7 и создавая натяг пружины.In the general assembly of the tool, first, the
Инструмент крепится на суппорте в резцедержателе токарного станка (не показан), обрабатываемая заготовка, например винт 5, закрепляется в патроне 13 шпинделя 14 передней бабки 15 и поджимается центром 16 задней бабки 17.The tool is mounted on a support in a tool holder of a lathe (not shown), the workpiece, for example screw 5, is fixed in the chuck 13 of the spindle 14 of the headstock 15 and is pressed by the center 16 of the tailstock 17.
Перед включением станка инструменту дают натяг и производят настройку на нужное усилие обкатывания. Включают главное движение - вращение заготовки 5 и одновременно инструменту сообщают поступательную продольную подачу Sпр. Сущность процесса заключается в том, что при работе инструмента деформирующая пружина устанавливается с некоторым натягом относительно обрабатываемой заготовки.Before turning on the machine, the tool is tightened and adjusted to the required rolling force. Turn on the main movement - the rotation of the workpiece 5 and at the same time tell the tool a progressive longitudinal feed S av The essence of the process lies in the fact that during the operation of the tool, the deforming spring is installed with some interference with respect to the workpiece.
Обкатывание осуществляется витками пружины 4, оказывающими давление на поверхность обрабатываемой заготовки, при этом при набегании выступов обрабатываемого винта на виток последний прогибается и прогибается упругое кольцо, расположенное под витком, а при набегании впадины винта - виток пружины и упругое кольцо восстанавливают свои размеры и положение.The rolling is carried out by the coil of
При определенном (рабочем) усилии в зоне контакта деформирующих элементов и заготовки интенсивность напряжений превышает предел текучести, в результате чего происходит пластическая деформация микронеровностей, изменяются физико-механические свойства и структура поверхностного слоя (например, увеличивается микротвердость или возникают остаточные напряжения в поверхностном слое).With a certain (working) force in the contact zone between the deforming elements and the workpiece, the stress intensity exceeds the yield strength, resulting in plastic deformation of microroughnesses, the physical and mechanical properties and structure of the surface layer change (for example, microhardness increases or residual stresses arise in the surface layer).
Объемная деформация заготовки незначительна.Volumetric deformation of the workpiece is negligible.
Наличие упругих элементов, которыми являются деформирующая пружина 4 и упругие кольца 7, обеспечивает усилие обкатывания в любой ближней или дальней от оси инструмента точке обрабатываемой поверхности.The presence of elastic elements, which are a deforming
В результате пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя параметр шероховатости поверхности повышается до Ra=0,1...0,4 мкм при исходном значении Ra=0,8...3,2 мкм. Твердость поверхности увеличивается на 30...80% при глубине наклепанного слоя 0,3...3 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 400...800 МПа.As a result of plastic deformation of microroughnesses and the surface layer, the surface roughness parameter increases to Ra = 0.1 ... 0.4 μm with the initial value Ra = 0.8 ... 3.2 μm. The surface hardness increases by 30 ... 80% with a riveted layer depth of 0.3 ... 3 mm. Residual compressive stresses reach 400 ... 800 MPa on the surface.
Предварительная обработка заготовки: шлифование до значения параметра шероховатости Ra=0,4...1,6 мкм, а также чистовое точение поверхностей с шероховатостью Ra=3,2 мкм.Pre-treatment of the workpiece: grinding to a roughness parameter value Ra = 0.4 ... 1.6 μm, as well as finishing turning of surfaces with a roughness Ra = 3.2 μm.
Обкатывание предлагаемым способом применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58...64.The rolling of the proposed method is used in the manufacture of blanks from non-ferrous metals and alloys, cast iron and steel with a hardness of up to HRC 58 ... 64.
Деформирующие элементы пружину и упругие кольца изготовляют из сталей: легированных ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, углеродистых инструментальных У10А, У12А, быстрорежущих Р6М5, Р9. Твердость рабочей поверхности витков из сталей HRC 62...65. Параметр шероховатости рабочего профиля витков пружины Ra=0,32 мкм.The deforming elements, the spring and the elastic rings are made of steel: alloyed ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, carbon tool U10A, U12A, high-speed R6M5, P9. Hardness of the working surface of coils made of HRC 62 ... 65 steels. The roughness parameter of the working profile of the coil of the spring Ra = 0.32 μm.
Производительность процесса обкатывания определяется радиусом витка деформирующей пружины и диаметром проволоки, из которой изготовлена пружина.The performance of the rolling process is determined by the radius of the coil of the deforming spring and the diameter of the wire from which the spring is made.
Инструмент с большими радиусом витка деформирующей пружины и диаметром проволоки позволяют вести обработку с большой подачей (до 3 мм/об), однако в этом случае для получения высокого качества поверхности необходимо создавать большие рабочие усилия. От значения допустимого рабочего усилия зависят параметры деформирующей пружины.A tool with a large radius of the coil of the deforming spring and the diameter of the wire allows processing with a large feed (up to 3 mm / rev), however, in this case, to obtain a high surface quality, it is necessary to create large working forces. The parameters of the deforming spring depend on the value of the allowable working force.
Предлагаемый способ, реализуемый многоэлементным обкатывающим инструментом, обеспечивает необходимое усилие контакта деформирующих элементов и обрабатываемой поверхности и почти не уменьшает погрешности предшествующей обработки, являясь копирующим.The proposed method, implemented by a multi-element rolling tool, provides the necessary contact force of the deforming elements and the machined surface and almost does not reduce the error of the previous processing, being a copy.
Изменение размера поверхности при обкатывании связано со смятием микронеровностей и пластической объемной деформацией заготовки. Таким образом, точность обработанной заготовки будет зависеть от ее конструкции и конструкции обкатывающего инструмента, режимов обработки, а также от точности размеров, формы и качества поверхности заготовки, полученной при обработке на предшествующем переходе. Величина изменения размера зависит от состояния исходной поверхности (см. таблицу).The change in surface size during rolling is associated with crushing microroughnesses and plastic bulk deformation of the workpiece. Thus, the accuracy of the processed workpiece will depend on its design and the design of the rolling tool, processing conditions, as well as on the accuracy of the dimensions, shape and surface quality of the workpiece obtained during processing at the previous transition. The size of the change in size depends on the state of the initial surface (see table).
При этом точность размеров существенно не меняется.Moreover, the dimensional accuracy does not change significantly.
Неблагоприятные условия обработки заготовки вблизи торцов приводят к увеличенной пластической деформации заготовки на участках длиной 3...15 мм.Adverse conditions for processing the workpiece near the ends lead to increased plastic deformation of the workpiece in areas of
Наиболее целесообразно обкатыванием обрабатывать исходные поверхности 7...11-го квалитетов.It is most expedient to treat the initial surfaces of the 7 ... 11th qualifications by rolling.
При поверхностно пластическом деформировании предлагаемым способом практически достигаются параметры шероховатости Ra=0,2...0,8 мкм при исходных значениях этих параметров 0,8...6,3 мкм.With surface plastic deformation by the proposed method, roughness parameters Ra = 0.2 ... 0.8 μm are practically achieved with the initial values of these parameters 0.8 ... 6.3 μm.
Степень уменьшения шероховатости поверхности зависит от материала, рабочего усилия или натяга, подачи, исходной шероховатости, конструкции инструмента и т.д.The degree of reduction in surface roughness depends on the material, working force or interference, feed, initial roughness, tool design, etc.
Обкатывание предлагаемым способом следует проводить так, чтобы заданные результаты достигались за один проход. Не следует использовать обратный ход в качестве рабочего хода, так как повторные проходы в противоположных направлениях могут привести к излишнему деформированию и отслаиванию поверхностного слоя.Running in the proposed method should be carried out so that the desired results are achieved in one pass. Do not use the reverse stroke as a working stroke, as repeated passes in opposite directions can lead to excessive deformation and peeling of the surface layer.
Скорость не оказывает заметного влияния на результаты обработки и выбирается с учетом требований производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость составляет 30...150 м/мин.The speed does not significantly affect the processing results and is selected taking into account the requirements of productivity, design features of the workpiece and equipment. Usually the speed is 30 ... 150 m / min.
Значение усилия обкатывания выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие Р (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формулеThe value of the rolling force is selected depending on the purpose of the treatment. The optimal force P (N) corresponding to the maximum endurance limit is determined by the formula
P=500+1,66D2,P = 500 + 1.66D 2 ,
где D - диаметр обкатываемой поверхности заготовки.where D is the diameter of the rolled surface of the workpiece.
Подачу при обкатывании принимают 0,2...3 мм/об. Оптимальная продольная подача Sпр э на один деформирующий элемент не должна превышать 0,1...0,5 мм/об. Подачу на один оборот заготовки определяют по формулеThe feed during the run-in is 0.2 ... 3 mm / rev. The optimal longitudinal feed S pr e for one deforming element should not exceed 0.1 ... 0.5 mm / rev. The feed per revolution of the workpiece is determined by the formula
Sпр=kSпр э,S CR = kS CR e
где k - число деформирующих элементов.where k is the number of deforming elements.
Смазывающе-охлаждающей жидкостью при обкатывании служат машинное масло, смесь машинного масла с керосином (по 50%), сульфофрезол (5%-ная эмульсия).Lubricating and cooling fluid during the run-in are engine oil, a mixture of engine oil with kerosene (50% each), sulfofresol (5% emulsion).
Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.Cast iron processing is recommended without cooling.
Предлагаемый способ расширяет технологические возможности процесса поверхностного пластического деформирования, повышает параметр шероховатости обработанной поверхности, увеличивает ее твердость на значительную глубину, повышает производительность за счет увеличения пятна контакта большого количества деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью, а также снижает себестоимость процесса и сокращает расходы на изготовление.The proposed method extends the technological capabilities of the surface plastic deformation process, increases the roughness parameter of the treated surface, increases its hardness to a considerable depth, increases productivity by increasing the contact spot of a large number of deforming elements with the surface being treated, and also reduces the cost of the process and reduces manufacturing costs.
Источники информацииInformation sources
1. RU 2259910 С1, В24В 39/04. 10.09.2005.1. RU 2259910 C1, B24B 39/04. 09/10/2005.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006108725/02A RU2312758C1 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Finish strengthening method by means of spring tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006108725/02A RU2312758C1 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Finish strengthening method by means of spring tool |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2312758C1 true RU2312758C1 (en) | 2007-12-20 |
Family
ID=38917130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006108725/02A RU2312758C1 (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Finish strengthening method by means of spring tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2312758C1 (en) |
-
2006
- 2006-03-20 RU RU2006108725/02A patent/RU2312758C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3411181B1 (en) | Narrow shoe journal microfinishing apparatus and method | |
RU2312758C1 (en) | Finish strengthening method by means of spring tool | |
RU2311279C1 (en) | Strengthening tool with spring | |
RU2337807C1 (en) | Device for static-pulse rolling of screws | |
RU2297317C1 (en) | Method of the multi-component shafts rolling | |
RU2297318C1 (en) | Rolling device with the deforming spring | |
RU2303516C1 (en) | Strengthening method by means of elastic tool | |
RU2303515C1 (en) | Strengthening head provided with elastic tool | |
RU2349444C1 (en) | Device for burnishing of screws | |
RU2297319C1 (en) | Overrunning tool | |
RU2325262C1 (en) | Tool for sphere surface plastic deformation | |
RU2430826C2 (en) | Device for surface plastic deformation | |
RU2314906C1 (en) | Vibration apparatus for finish and strengthen working | |
RU2324583C1 (en) | Method of sphere surface plastic deformation | |
RU2361714C1 (en) | Finishing-hardening tool | |
RU2347663C1 (en) | Device for static-pulse rolling of shafts | |
RU2329133C1 (en) | Method of processing with female spring | |
RU2367564C1 (en) | Method of screw hardening | |
RU2411099C1 (en) | Embracing spinning device | |
RU2367563C1 (en) | Springing hardening attachment | |
RU2440232C2 (en) | Method of surface vibrational sizing | |
RU2349443C1 (en) | Device for burnishing of screws | |
RU2317884C1 (en) | Method of strengthening with spring vibrator | |
RU2347662C1 (en) | Method for static-impulse processing of shafts | |
RU2362665C1 (en) | Device for strengthening of screws with low profile height |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080321 |