RU2366559C1 - Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed device comprises housing, separator and deforming tools. Deforming tool comprises central shaft and housing representing a disk with central bore and hollow shaft to transmit rotation from individual drive, peripheral bores to accommodate spring-loaded cams. Aforesaid central shaft support separator. The latter has peripheral bores to accommodate deforming tools representing step rod furnished with tape sprigs to produce static load. Static load pulse magnitude is adjusted by varying the cam offset from the housing and cam spring compression force.

EFFECT: expanded performances.

9 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к вибрационным устройствам для отделочно-упрочняющей обработки деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) со статико-импульсным нагружением деформирующих элементов.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to vibratory devices for finishing and hardening of steel and alloy parts by surface plastic deformation (PPD) with static-pulse loading of deforming elements.

Известно устройство для упрочняющей обработки, состоящее из вибратора возвратно-продольных колебаний деформирующего элемента и кулачка, приводимого во вращение от электродвигателя через бесступенчатый редуктор, и предназначенного для возбуждения поперечных колебательных движений этого деформирующего элемента [1].A device for hardening processing is known, consisting of a vibrator of reciprocal-longitudinal vibrations of a deforming element and a cam driven in rotation from an electric motor through a stepless gearbox and designed to excite transverse vibrational movements of this deforming element [1].

Устройство отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The device is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficient depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известно устройство для ударного вибронакатывания, содержащее корпус, сепаратор с деформирующим элементом, опору в виде гладкого ролика, установленную в корпусе с возможностью вращения, при этом оно снабжено приводом опоры и упругим элементом, один конец которого закреплен на корпусе, а другой - на сепараторе [2].A device for shock vibratory rolling, comprising a housing, a separator with a deforming element, a support in the form of a smooth roller mounted rotatably in the housing, while it is equipped with a support drive and an elastic element, one end of which is fixed to the housing, and the other end to the separator [ 2].

Устройство отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The device is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficient depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известен генератор механических импульсов (ГМИ) для вибрационного статико-импульсного упрочнения, отличающийся независимым регулированием энергии и частоты ударов [3, 4]. В конструкцию ГМИ входят волновод с закрепленным на нем деформирующим элементом, и боек, которые расположены в корпусе, гидроцилиндр статического воздействия на корпус, гидродвигатель, вращающий золотник кранового распределителя, редукционный клапан и дроссель.Known generator of mechanical pulses (GMI) for vibrational static-pulse hardening, characterized by independent regulation of energy and frequency of impacts [3, 4]. The design of the GMI includes a waveguide with a deforming element fixed to it, and the strikers that are located in the housing, a hydraulic cylinder with a static effect on the housing, a hydraulic motor, a rotary valve of the crane distributor, a pressure reducing valve and a throttle.

Известный ГМИ представляет собой весьма сложную, дорогостоящую, металлоемкую и энергоемкую конструкцию, которая значительно увеличивает себестоимость изготовления обрабатываемых деталей.The well-known GMI is a very complex, expensive, metal and energy-intensive design, which significantly increases the cost of manufacturing the workpieces.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности при минимальной энергоемкости и трудоемкости изготовления оснастки путем использования роторного генератора механических импульсов, имеющего кулачки и набегающие на них деформирующие элементы.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of static-pulse treatment by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer, the degree of hardening, and the microrelief of the surface with minimal energy consumption and the complexity of manufacturing equipment by using a rotary generator of mechanical pulses having cams and deforming elements running on them.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого роторного генератора механических импульсов (РГМИ) для статико-импульсного упрочнения плоских поверхностей, состоящего из корпуса, сепаратора и установленных в последнем деформирующих элементов, причем корпус выполнен в виде диска с центральным отверстием и полым валом, передающим вращение от индивидуального привода, при этом в периферийных отверстиях корпуса установлены подпружиненные кулачки с возможностью регулирования их вылета в продольном направлении, а сепаратор закреплен на центральном валу, который коаксиально расположен в полому валу и имеет свой индивидуальный привод, при этом в периферийных отверстиях сепаратора соосно кулачкам установлены деформирующие элементы, выполненные в виде ступенчатых стержней, имеющие тарельчатые пружины для обеспечения статической нагрузки, кроме того, импульсная нагрузка осуществляется за счет воздействия упомянутых кулачков на деформирующие элементы с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения корпуса и скорости вращения сепаратора, а величина импульсной нагрузки регулируется вылетом упомянутых кулачков из корпуса и степенью сжатия кулачковых пружин.The problem is solved using the proposed rotary generator of mechanical impulses (RGMI) for static-pulse hardening of flat surfaces consisting of a housing, a separator and deforming elements installed in the latter, the housing being made in the form of a disk with a central hole and a hollow shaft transmitting rotation from an individual drive, while in the peripheral holes of the casing spring-loaded cams are installed with the possibility of regulating their departure in the longitudinal direction, and the separator is fixed on the Central shaft, which is coaxially located in the hollow shaft and has its own individual drive, while in the peripheral holes of the separator coaxial to the cams are installed deforming elements made in the form of stepped rods having cup springs to ensure static load, in addition, the pulse load is due to the impact of the said cams on the deforming elements with a frequency depending on the speed of the forced rotation of the housing and the speed of rotation of the separator, and the magnitude of the pulses The full load is controlled by the departure of the said cams from the housing and the compression ratio of the cam springs.

Особенности конструкции и работы предлагаемого РГМИ поясняются чертежами.Features of the design and operation of the proposed RGMI are illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен предлагаемый РГМИ, продольный разрез и схема упрочнения плоской поверхности заготовки; на фиг.2 - общий вид РГМИ; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - элемент Б на фиг.1, зона контакта кулачка с деформирующим элементом, форма рабочей поверхности кулачка, плоская с углом наклона а; на фиг.5 - элемент Б на фиг.1, зона контакта кулачка с деформирующим элементом, форма рабочей поверхности кулачка, скругленная радиусом R, выпуклая; на фиг.6 - элемент Б на фиг.1, зона контакта кулачка с деформирующим элементом, форма рабочей поверхности кулачка скругленная радиусом R, вогнутая; на фиг.7, 8, 9 - тарельчатые пружины различной жесткости, обеспечивающие статическую нагрузку на деформирующие элементы, варианты конструкций, продольный разрез и вид с торца.Figure 1 shows the proposed RGMI, a longitudinal section and a diagram of the hardening of the flat surface of the workpiece; figure 2 - General view of the Russian State Medical Institute; figure 3 is a section aa in figure 1; figure 4 - element B in figure 1, the contact zone of the cam with the deforming element, the shape of the working surface of the cam, flat with an angle of inclination a; figure 5 - element B in figure 1, the contact zone of the cam with the deforming element, the shape of the working surface of the cam, rounded with a radius R, convex; in Fig.6 - element B in Fig.1, the contact zone of the cam with the deforming element, the shape of the cam working surface is rounded with a radius R, concave; 7, 8, 9 - Belleville springs of different stiffness, providing a static load on the deforming elements, design options, a longitudinal section and an end view.

Предлагаемый роторный генератор механических импульсов (РГМИ) предназначен для статико-импульсного упрочнения плоских поверхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием. РГМИ устанавливается, например, на шпиндельной бабке вертикально-фрезерного станка (не показан), корпусу 1 сообщается вращательное движение V_ИК относительно собственной продольной оси, сепаратору 2 сообщается встречное вращательное движение V_ИД и натяг путем продольного ручного перемещения S_ПР, а заготовке 3, закрепленной на столе - поперечная подача S.The proposed rotary generator of mechanical pulses (RGMI) is designed for static-pulse hardening of the flat surfaces of machine parts by surface plastic deformation. RGMI is installed, for example, on the headstock of a vertically milling machine (not shown), the housing 1 is informed of the rotational movement V _IR relative to its own longitudinal axis, the separator 2 is informed of the oncoming rotational motion V _ID and interference by means of longitudinal manual movement S _PR , and the workpiece 3, fixed on the table - lateral feed S.

РГМИ имеет корпус 1, выполненный в виде диска с центральным отверстием и полым валом 4, передающим вращение V_ИК от индивидуального привода (не показан). В периферийных отверстиях 5 корпуса 1 установлены подпружиненные пружинами 6 кулачки 7 с возможностью регулирования их вылета h в продольном направлении. Регулирование усилия, оказываемого пружинами 6 на кулачки 7, осуществляется винтами 8. На фиг.1-2 показаны винты 8 с шестигранным углублением под ключ по ГОСТ 11738-72. Вылет кулачков 7 ограничивает крышка 9, закрепленная на торце корпуса 1 винтами 10.RGMI has a housing 1, made in the form of a disk with a Central hole and a hollow shaft 4, transmitting the rotation of the V _IR from an individual drive (not shown). In the peripheral openings 5 of the housing 1, cams 7, spring-loaded by springs 6, are mounted with the possibility of regulating their outreach h in the longitudinal direction. The force exerted by the springs 6 on the cams 7 is controlled by screws 8. Figure 1-2 shows the screws 8 with a turnkey hexagon recess in accordance with GOST 11738-72. The release of the cams 7 is limited by the cover 9, mounted on the end of the housing 1 with screws 10.

Сепаратор 2 жестко закреплен на центральном валу 11 с помощью шпонки и гайки 12. Центральный вал 11 коаксиально расположен в полом валу 4 и имеет свой индивидуальный привод (не показан), позволяющий развивать скорость вращения V_ИД как в попутном, так и встречном направлении относительно вращения полого вала 4. Центральный вал 11 имеет опору, состоящую из подшипников качения 13 и распорной втулки 14.The separator 2 is rigidly fixed to the central shaft 11 with the help of a dowel and nut 12. The central shaft 11 is coaxially located in the hollow shaft 4 and has its own individual drive (not shown), which allows to develop the rotation speed V _ID both in the forward and counter directions relative to rotation of the hollow shaft 4. The central shaft 11 has a support consisting of rolling bearings 13 and the spacer sleeve 14.

В периферийных ступенчатых отверстиях 15 сепаратора 2 соосно кулачкам 7 установлены деформирующие элементы 16, выполненные в виде ступенчатых стержней. Деформирующие элементы 16 одним торцом контактируют с кулачками 7, а другим - с обрабатывающей поверхностью 17 заготовки 3. Для обеспечения статической нагрузки Р_ст, оказываемой деформирующими элементами на обрабатываемую поверхность, на малой ступени деформирующих элементов 16 установлен пакет тарельчатых пружин 18. На торцах сепаратора 2 установлены крышки 19 и 20, которые предохраняют от выпадания деформирующих элементов 16 и позволяют регулировать Р_ст. Набором тарельчатых пружин 18 (см. фиг.7-9) можно регулировать и устанавливать необходимую статическую нагрузку Р_ст.In the peripheral step openings 15 of the separator 2 coaxially to the cams 7, deforming elements 16 are installed, made in the form of step rods. The deforming elements 16 are in one end contact with the cams 7 and the other with the processing surface 17 of the workpiece 3. To ensure the static load P _st exerted by the deforming elements on the surface to be treated, a packet of disk springs 18 is installed at a small stage of the deforming elements 16. At the ends of the separator 2 lids 19 and 20 are installed, which protect against the occurrence of deforming elements 16 and allow you to adjust P _Art . A set of Belleville springs 18 (see Fig.7-9) you can adjust and set the necessary static load P _Art .

Импульсная нагрузка Р_ИМ осуществляется за счет воздействия кулачков 7 на деформирующие элементы 16 с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения корпуса V_ИК и скорости вращения сепаратора V_ИД, а величина импульсной нагрузки Р_ИМ обеспечивается и регулируется вылетом кулачков 7 из корпуса 1 и степенью сжатия кулачковых пружин 6.The impulse load P _{IM is} carried out due to the action of the cams 7 on the deforming elements 16 with a frequency depending on the speed of forced rotation of the housing V _IR and the speed of rotation of the separator V _ID , and the impulse load P _{IM is} provided and is regulated by the departure of the cams 7 from the housing 1 and the compression ratio cam springs 6.

РГМИ работает следующим образом. Заготовка 3 крепится на столе станка, например, в тисках (не показаны). РГМИ устанавливается на шпиндельной бабке станка (не показан). Движением S_ПР шпиндельной бабки станка вниз центральный вал 11, сепаратор 2, через крышку 19, пружины 18 статически поджимают с необходимой силой Р_ст деформирующие элементы 16 к упрочняемой поверхности.RGMI works as follows. The workpiece 3 is mounted on the table of the machine, for example, in a vice (not shown). RGMI is installed on the machine headstock (not shown). By moving S _{PR of the} machine headstock down the central shaft 11, the separator 2, through the cover 19, the springs 18 are statically pressed with the necessary force P _article deforming elements 16 to the hardened surface.

В результате этого действия осуществляется пластическое деформирование поверхности заготовки на величину α_ст. При этом зазор между свободным торцом деформирующего элемента и поверхностью кулачка должен оставаться не более h. Величина зазора h может быть обеспечена щупом, толщина которого не более h, и который устанавливается между торцом деформирующего элемента 16 и крышкой 9 при поджатии РГМИ к упрочняемой поверхности и затем вынимается перед включением вращения валов.As a result of this action, plastic deformation of the surface of the workpiece by the value of α _st . In this case, the gap between the free end face of the deforming element and the cam surface must remain no more than h. The size of the gap h can be provided with a probe whose thickness is not more than h, and which is installed between the end face of the deforming element 16 and the cover 9 when the WGMI is pressed to the hardened surface and then removed before turning on the shafts.

После статического поджатия РГМИ к упрочняемой поверхности положение РГМИ фиксируется и включается подача S стола с заготовкой, в результате чего заготовка начинает перемещаться в поперечном направлении относительно деформирующих элементов 16. Включается вращение V_ИК полого вала 4, который вращает корпус 1, при этом кулачки будут ударять по свободным торцам деформирующих элементов 16 с силой Р_ИМ, вдавливая их в упрочняемую поверхность на величину α_им. Величина и направление силы Р_ИМ зависят от формы кулачков, величины выступа их из корпуса h, от жесткости кулачковых пружин 6, а частота импульсов - от скоростей вращения V_ик и V_ид.After the RGMI is static pressed to the hardened surface, the position of the RGMI is fixed and the feed S of the table with the workpiece is turned on, as a result of which the workpiece begins to move in the transverse direction relative to the deforming elements 16. The rotation of the V _IR hollow shaft 4 is turned on, which rotates the housing 1, while the cams will hit along the free ends of the deforming elements 16 with a force P _IM , pushing them into the hardened surface by the value of α _them . The magnitude and direction of the force P _IM depend on the shape of the cams, the size of their protrusion from the housing h, the stiffness of the cam springs 6, and the pulse frequency on the rotation speeds V _ik and V _id .

Кулачковые пружины 6 в отверстиях корпуса выполняют функцию демпфирующих элементов, снижающих вибрационные нагрузки на всю конструкцию РГМИ и на станок.Cam springs 6 in the openings of the casing perform the function of damping elements, which reduce vibration loads on the entire structure of the Russian State Medical Institute and on the machine.

На кинетическую энергию удара будет оказывать влияние угловая скорость движения деформирующих элементов 16 и сила их статического поджатия к упрочняемой поверхности. Количество переданной энергии удара в упрочняемую поверхность будет определяться формой ударных импульсов.The kinetic energy of the impact will be affected by the angular velocity of the deforming elements 16 and the strength of their static compression to the hardened surface. The amount of impact energy transferred to the hardened surface will be determined by the shape of the shock pulses.

Устройство позволяет производить нагружение упрочняемой поверхности ударными импульсами различной формы.The device allows loading the hardened surface with shock pulses of various shapes.

Длительность ударных импульсов регулируется размерами поперечного сечения деформирующих элементов.The duration of the shock pulses is governed by the dimensions of the cross section of the deforming elements.

В отличие от известных схем упрочнения, когда удар осуществляется непосредственно деформирующим элементом и форма импульса регулируется только за счет изменения диаметра и длины деформирующих элементов, в данном устройстве форма импульса может изменяться за счет формы и размеров кулачков, что расширяет технологические возможности и упрощает конструкцию.In contrast to the known hardening schemes, when the impact is carried out directly by the deforming element and the pulse shape is controlled only by changing the diameter and length of the deforming elements, in this device the pulse shape can be changed due to the shape and size of the cams, which extends the technological capabilities and simplifies the design.

В отличие от известных устройств появляется возможность использования для нагружения деформирующих элементов не только цилиндрической, но и другой формы, например конической, гиперболической, торообразной и т.д., при этом кулачки могут быть в виде цилиндра или призмы с плоским торцом и с различными значениями угла наклона а торца относительно продольной оси цилиндра (см. фиг.4); скругленным торцом с различным радиусом R, вогнутым (см. фиг.6) или выпуклым (см. фиг.5); фасонным (торообразным, гиперболическим и т.д.).In contrast to the known devices, it becomes possible to use not only a cylindrical, but also another shape for loading the deforming elements, for example, conical, hyperbolic, toroidal, etc., while the cams can be in the form of a cylinder or a prism with a flat end and with different values the angle of inclination a of the end relative to the longitudinal axis of the cylinder (see figure 4); a rounded end with a different radius R, concave (see Fig.6) or convex (see Fig.5); shaped (toroidal, hyperbolic, etc.).

Пример. Производили экспериментальную обработку - упрочнение предлагаемым РГМИ плоской поверхности шириной 80 мм и длиной 590 мм на вертикально-фрезерном станке мод. 6Р13; упрочняли за один проход. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки Ra=3,2 мкм. Параметр шероховатости обработанной поверхности готовой детали Ra=0,32 мкм. Материал заготовки - сталь 45 с пределом прочности σ_в=670 МПа. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок. Обработку производили РГМИ, у которого корпус имел наружный диаметр 130 мм, упрочняющие, деформирующие элементы располагались на диаметре 100 мм, диаметр деформирующих элементов - 15 мм, их количество - 8 шт. Обработка проводилась при следующих режимах. Вращения корпуса с кулачками и сепаратора принимали разнонаправленными с частотой, равной 50 мин^-1, при этом скорость упрочнения составила V_и=31,4 м/мин, подача стола с заготовкой S=250 мм/мин. Охлаждающая жидкость - эмульсия. Деформирующие элементы были изготовлены из сплава марки 38ХМЮА и после азотирования имели твердость 60…64 HRC. Затем их рабочая поверхность была отполирована до Ra=0,04…0,08 мкм. При осевой импульсной нагрузке 400-600 Н упрочнение поверхностного слоя доходило до 15…25%. Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени 2,3 мин, что в 2,6 раза быстрее, чем при обычном упрочнении.Example. Experimental processing was performed — hardening by the proposed RGMI of a flat surface with a width of 80 mm and a length of 590 mm on a vertically milling machine mod. 6P13; strengthened in one pass. The roughness parameter of the machined surface of the workpiece Ra = 3.2 microns. The roughness parameter of the machined surface of the finished part Ra = 0.32 μm. The workpiece material is steel 45 with a tensile strength σ _in = 670 MPa. The machine is equipped with a device for active control of workpieces. The treatment was carried out by the Russian State Medical Institute, in which the casing had an outer diameter of 130 mm, reinforcing, deforming elements were located at a diameter of 100 mm, the diameter of the deforming elements was 15 mm, and their number was 8 pcs. Processing was carried out in the following modes. Rotations of the casing with the cams and the separator were taken in different directions with a frequency of 50 min ^-1 , while the hardening speed was V _and = 31.4 m / min, table feed with the workpiece S = 250 mm / min. Coolant - emulsion. Deforming elements were made of an alloy of 38KhMYuA grade and after nitriding had a hardness of 60 ... 64 HRC. Then their working surface was polished to Ra = 0.04 ... 0.08 μm. With an axial impulse load of 400-600 N, the hardening of the surface layer reached 15 ... 25%. To ensure the required quality and dimensional accuracy of processing, the main time was 2.3 min, which is 2.6 times faster than with conventional hardening.

Глубина упрочненного слоя, обработанного предлагаемым РГМИ, достигает 1,5…2,5 мм, что значительно (в 3…4 раза) больше, чем при традиционном статическом упрочнении. Наибольшая степень упрочнения составляет 15…30%. В результате статико-импульсной обработки по сравнению с традиционным накатыванием эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 2…3 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более - в 1,7…2,2 раза.The depth of the hardened layer processed by the proposed RGMI reaches 1.5 ... 2.5 mm, which is significantly (3 ... 4 times) more than with traditional static hardening. The greatest degree of hardening is 15 ... 30%. As a result of static-pulse processing, in comparison with traditional rolling, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases by 2 ... 3 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more by 1.7 ... 2.2 times.

Значения технологических факторов (частота ударов, величина амплитуды, величина подачи) выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность ударного воздействия на элементарную площадку обрабатываемой поверхности в диапазоне 6…10. Дальнейшее увеличение кратности деформирующего воздействия ведет к разупрочнению.The values of technological factors (impact frequency, amplitude value, feed value) were chosen in such a way as to ensure the multiplicity of impact on the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the multiplicity of the deforming effect leads to softening.

Упрочненный слой при традиционном статическом накатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым РГМИ аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии. При близких степенях упрочнения поверхностного слоя величина статической составляющей нагрузки предлагаемым РГМИ значительно меньше.The hardened layer during traditional static rolling is formed under long-term action of large static forces. The proposed RGMI similar depth of the hardened layer is achieved as a result of a short-term impact on the deformation zone of a prolonged energy pulse. At close degrees of hardening of the surface layer, the value of the static component of the load proposed by the Russian State Medical Institute is much smaller.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя статико-импульсной обработкой показали, что максимальные остаточные напряжения находятся близко к поверхности, как при чеканке, что благоприятно для большинства сопрягаемых деталей механизмов и машин. Сравнение глубины напряженного и упрочненного слоя, градиента напряжений и градиента наклепа показывает, что глубина напряженного слоя в 1,1…1,3 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией поверхностного пластического деформирования.Studies of the stress state of the hardened surface layer by static-pulse treatment showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the interfaced parts of mechanisms and machines. A comparison of the depth of the stressed and hardened layer, the stress gradient and the hardening gradient shows that the depth of the stressed layer is 1.1 ... 1.3 times greater than the depth of the riveted layer, which is consistent with the theory of surface plastic deformation.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемым РГМИ предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 5 раз.The maximum roughness value achieved during processing by the proposed RGMI is Ra = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by a factor of 5 is possible.

Микровибрации в процессе благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Наложение малого по амплитуде колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на инструмент, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Колебания способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность инструмента периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях колебаний резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.Microvibrations in the process favorably affect the working conditions of the instrument. The imposition of a small amplitude oscillatory motion leads to a more uniform distribution of the load on the tool, causes additional cyclic movements of the contact surfaces of the tool and the workpiece, facilitates the formation of a hardened surface. Fluctuations contribute to a better penetration of the cutting fluid (coolant) into the treatment area. When vibration is applied, the deforming surface of the tool periodically “rests”, which helps to increase its resistance. Processing under vibration conditions dramatically increases the efficiency of the cooling, dispersing and plasticizing action of the coolant due to the facilitation of its access to the contact zone of the tool and the workpiece.

Достоинствами предлагаемого РГМИ является возможность создания определенной направленности свойств и текстуры поверхностного слоя металла, что повышает качество обработки; РГМИ отличается компактностью и высоким КПД, малой энергоемкостью (по сравнению с известными [2-4]), достаточно большой глубиной упрочненного слоя и достаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности; РГМИ отличается широкими возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности.The advantages of the proposed RGMI is the ability to create a certain orientation of the properties and texture of the surface layer of the metal, which improves the quality of processing; The Russian State Medical Institute is distinguished by its compactness and high efficiency, low energy intensity (compared to the known ones [2-4]), a sufficiently large depth of the hardened layer and a sufficiently high degree of hardening of the treated surface; The Russian State Medical Institute is distinguished by its broad control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and a regular microrelief of the machined surface.

Предлагаемый РГМИ расширяет технологические возможности статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом поверхности путем использования РГМИ, вырабатывающего импульсную нагрузку и инструмента специальной формы, а также повышает качества обработки.The proposed Russian State Medical Institute expands the technological capabilities of static-pulse treatment by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer and the surface microrelief by using the Russian State Medical Institute, which produces a pulse load and a tool of a special shape, and also improves the quality of processing.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР 366062, МПК В24В 39/00. Способ упрочнения поверхности металлических деталей. Г.М.Азаревич. 1616331/25-8. 07.12.1970; 10.01.1973.1. A.S. USSR 366062, IPC V24V 39/00. The method of hardening the surface of metal parts. G.M. Azarevich. 1616331 / 25-8. 12/07/1970; 01/10/1973.

2. А.с. СССР 1238952, МПК В24В 39/00. Устройство для ударного вибронакатывания. Ю.Г.Шнейдер, Б.Н.Букин, Г.Р.Круглов. 3818752/25-27.04.12.1984; 23.06.1986 - прототип.2. A.S. USSR 1238952, IPC V24V 39/00. Device for shock vibratory rolling. Yu.G. Schneider, B.N. Bukin, G.R. Kruglov. 3818752 / 25-27.04.12.1984; 06/23/1986 - a prototype.

3. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, № 6. - С.20-24.3. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.

4. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997, Бюл. № 34.4. RF patent 2090342. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Water hammer device for processing parts by surface plastic deformation. 1997, Bull. Number 34.

Claims (1)

Роторный генератор механических импульсов для статико-импульсного упрочнения плоских поверхностей, содержащий корпус, сепаратор и установленные в последнем деформирующие элементы, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде диска с центральным отверстием и полым валом, выполненным с возможностью передачи вращения от индивидуального привода, в корпусе выполнены периферийные отверстия, в которых установлены подпружиненные кулачки с возможностью регулирования их вылета в продольном направлении, сепаратор закреплен на центральном валу, который коаксиально расположен в полом валу и имеет свой индивидуальный привод, в сепараторе выполнены периферийные отверстия, в которых соосно кулачкам установлены упомянутые деформирующие элементы, выполненные в виде ступенчатых стержней и имеющие тарельчатые пружины для обеспечения статической нагрузки, при этом кулачки выполнены с возможностью осуществления импульсной нагрузки на деформирующие элементы с частотой импульсов в зависимости от скорости принудительного вращения корпуса и скорости вращения сепаратора, а величина импульсной нагрузки регулируется вылетом кулачков из корпуса и степенью сжатия пружин кулачков. A rotary mechanical pulse generator for static-pulse hardening of flat surfaces, comprising a housing, a separator and deforming elements installed in the latter, characterized in that the housing is made in the form of a disk with a central hole and a hollow shaft configured to transmit rotation from an individual drive in the housing peripheral openings are made in which spring-loaded cams are mounted with the possibility of regulating their outward movement in the longitudinal direction, the separator is mounted on a central shaft y, which is coaxially located in the hollow shaft and has its own individual drive, peripheral holes are made in the separator in which said deforming elements are installed coaxially to the cams, made in the form of stepped rods and having cup springs to provide a static load, while the cams are made with the possibility of pulse load on deforming elements with a pulse frequency depending on the speed of the forced rotation of the housing and the speed of rotation of the separator, and the value pulse load is regulated by the release of the cams from the housing and the compression ratio of the cams.

Images