RU2297317C1 - Method of the multi-component shafts rolling - Google Patents
Method of the multi-component shafts rolling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297317C1 RU2297317C1 RU2005132068/02A RU2005132068A RU2297317C1 RU 2297317 C1 RU2297317 C1 RU 2297317C1 RU 2005132068/02 A RU2005132068/02 A RU 2005132068/02A RU 2005132068 A RU2005132068 A RU 2005132068A RU 2297317 C1 RU2297317 C1 RU 2297317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- workpiece
- rolling
- washers
- rolling force
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к отделочно-упрочняющей обработке заготовок типа валов из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием многоэлементным обкатывающим приспособлением с деформирующей кольцевой пружиной.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to finishing and hardening processing of workpieces such as shafts of steels and alloys by surface plastic deformation by a multi-element rolling device with a deforming annular spring.
Известен способ обкатывания трехроликовым приспособлением нежестких валов, которое состоит из корпуса, плавающей державки с роликами, шарнирно соединенной с корпусом, и пружины [1]. Способ, реализуемый приспособлением, осуществляется на токарном станке и позволяет устранить биение поверхности заготовки - вала, при этом несколько деформирующих элементов приспособления позволяют разгрузить узлы от односторонне приложенного усилия при обкатывании нежестких заготовок.A known method of rolling in a three-roller device of non-rigid shafts, which consists of a housing, a floating holder with rollers, pivotally connected to the housing, and a spring [1]. The method implemented by the device is carried out on a lathe and allows you to eliminate the runout of the surface of the workpiece - the shaft, while several deforming elements of the device allow you to unload the nodes from the unilaterally applied force when rolling non-rigid workpieces.
Недостатками известного способа являются низкая производительность из-за малого точечного пятна контакта деформирующих элементов-роликов с обрабатываемой поверхностью, небольшого количества деформирующих элементов, малой подачи, а также сложности и больших массо-габаритных показателей конструкции приспособления.The disadvantages of this method are low productivity due to the small point contact spot of the deforming elements of the rollers with the treated surface, a small number of deforming elements, low feed, as well as the complexity and large mass-dimensional characteristics of the design of the device.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей предлагаемого способа, заключающееся в повышении параметров шероховатости обработанной поверхности, увеличении ее твердости на значительную глубину благодаря действиям большого количества деформирующих элементов, повышении производительности за счет увеличения пятна контакта деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью и возможности применения больших подач и регулирования рабочих усилий, а также снижении себестоимости процесса и удешевлении изготовления оснастки благодаря компактности и простоте конструкции.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the proposed method, which consists in increasing the roughness parameters of the processed surface, increasing its hardness to a considerable depth due to the action of a large number of deforming elements, increasing productivity by increasing the contact spot of deforming elements with the treated surface and the possibility of using large feeds and regulating workers efforts, as well as reducing the cost of the process and cheaper manufacturing detecting a snap thanks to the compactness and simplicity of construction.
Поставленная задача решается с помощью использования предлагаемого способа обкатывания валов, включающего сообщение вращательного движения заготовке и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности приспособлению с корпусом, в котором установлены деформирующие элементы, при этом используют корпус с дисками и деформирующие элементы в виде витков свернутой в кольцо стальной винтовой цилиндрической пружины круглого сечения, которую устанавливают с возможностью схватывания заготовки и с натягом относительно последней, и осуществляют ее настройку на усилие обкатывания посредством устройства для регулирования усилия обкатывания в виде двух шайб с центральными резьбовыми отверстиями, жестко закрепленных на торцах витков пружины, и винта с левой и правой резьбой на концах, который вворачивают в резьбовые отверстия упомянутых шайб, при этом пружину плавающе устанавливают между дисками корпуса и размещают в последнем с помощью пружин растяжения, обеспечивающих восприятие радиальных перемещений заготовки.The problem is solved by using the proposed method of rolling shafts, including the message of the rotational movement of the workpiece and the movement of the feed along the surface to be machined with a case in which deforming elements are installed, while using a case with disks and deforming elements in the form of coils of a steel screw cylindrical coil springs of circular cross section, which are installed with the possibility of gripping the workpiece and with an interference fit relative to the latter, and their adjustment to the breaking-in force by means of a device for controlling the breaking-in force in the form of two washers with central threaded holes fixed to the ends of the spring turns, and a screw with left and right threads at the ends, which are screwed into the threaded holes of the said washers, while the spring is floating set between the disks of the housing and placed in the latter using tensile springs, providing the perception of the radial movement of the workpiece.
Особенности способа поясняются чертежами.Features of the method are illustrated by drawings.
На фиг.1 показано приспособление с деформирующими элементами в виде витков кольцевой пружины, реализующее предлагаемый способ многоэлементного обкатывания валов, продольный разрез; на фиг.2 - общий вид слева на фиг.1; на фиг.3 - кольцевая многоэлементная деформирующая пружина приспособления с устройством регулирования усилия обкатывания; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 - кольцевая многоэлементная деформирующая пружина приспособления с постоянным усилием обкатывания (второй вариант); на фиг.6 - схема процесса обработки поверхностным пластическим деформированием наружной поверхности винта винтового насоса по предлагаемому способу.Figure 1 shows a device with deforming elements in the form of coils of an annular spring that implements the proposed method of multi-element rolling shafts, a longitudinal section; figure 2 is a General view from the left in figure 1; figure 3 is an annular multi-element deforming spring device with a device for adjusting the rolling force; figure 4 is a section aa in figure 3; figure 5 - ring multi-element deforming spring fixtures with a constant rolling force (second option); figure 6 - diagram of the process of processing surface plastic deformation of the outer surface of the screw pump screw according to the proposed method.
Предлагаемый способ предназначен для обработки поверхностным пластическим деформированием наружных поверхностей вращения заготовок типа валов и винтов с большим шагом, например винтов винтовых насосов, а также эксцентриковых валов.The proposed method is intended for processing by surface plastic deformation of the outer surfaces of rotation of workpieces such as shafts and screws with a large pitch, for example screws of screw pumps, as well as eccentric shafts.
Обработку выполняют на токарных, карусельных станках с сообщением вращательного движения заготовке - Vз, а приспособлению с инструментом - движения продольной подачи Sпр.The processing is performed on turning, rotary machines with the message of the rotational movement of the workpiece - V s , and the fixture with the tool - the movement of the longitudinal feed S pr
Предлагаемый способ многоэлементного обкатывания валов реализуется с помощью приспособления, деформирующими элементами которого являются витки 1 из стали круглого сечения винтовой цилиндрической пружины 2, свернутой в кольцо, которое плавающе установлено и размещено между вертикальными дисками 3 и 4 корпуса 5 с помощью пружин растяжения 6.The proposed method of multi-element rolling shafts is implemented using a device, the deforming elements of which are turns 1 of steel of circular cross-section of a
Вертикальные диски 3 и 4 корпуса 5 имеют центральные отверстия для расположения в них обрабатываемой заготовки.
Пружины растяжения 6 служат для восприятия радиальных перемещений, вызванных, например, биением поверхности заготовки, которое не должно сказываться на качестве обработки.The tension springs 6 serve for the perception of radial movements caused, for example, by the runout of the surface of the workpiece, which should not affect the quality of processing.
Корпус 5 помимо дисков 3 и 4 в своем составе имеет распорные штанги 7 для крепления на них пружин растяжения 6 в количестве 3-4 или более штук, горизонтальную планку 8, необходимую для закрепления приспособления на станке и придания ему жесткости, а также резиновые кольца 9 для восприятия и амортизации осевых усилий и перемещений.The
Кольцевая пружина 2 имеет устройство для регулирования усилия обкатывания, состоящее из двух шайб 10, жестко закрепленных на торцах витков 1, с центральными резьбовыми отверстиями и винта 11 с левой и правой резьбой на концах, ввернутого в шайбы. Помимо этого винт 11 имеет посередине квадратное сечение под ключ для ввертывания и вывертывания винта из шайб при регулировании усилия обкатывания.The
Винтовая цилиндрическая пружина 2, свернутая в кольцо, может быть установлена в предлагаемом приспособлении и без устройства для регулирования усилия обкатывания (см. фиг.5). При этом внутренний диаметр пружинного кольца 2 должен быть выполнен меньше обрабатываемого диаметра заготовки, т.е. кольцо 2 устанавливается на заготовке с постоянным натягом, обеспечивающим необходимое усилие обкатывания.A
Приспособление крепится на суппорте в резцедержателе 12 токарного станка (не показан), обрабатываемая заготовка, например, винт 13 закрепляется в патроне 14 шпинделя 15 передней бабки 16 и поджимается центром 17 задней бабки 18.The device is mounted on a support in a
После того как заготовка 13 закреплена в патроне 14, приспособление подводят к свободному концу заготовки и с помощью ручной продольной подачи суппорта, преодолевая сопротивление деформирующей пружины, нанизывают приспособление на заготовку, а затем поджимают задним центром 17.After the
Перед включением станка производят настройку на нужное усилие обкатывания путем вращения специальным ключом винта 11, сближая шайбы 10 и контролируя значение усилия по шкале.Before turning on the machine, it is adjusted to the necessary breaking-in force by rotating the
Включают главное движение - вращение заготовки 13 и одновременно приспособлению сообщают поступательную продольную подачу Sпр.Include the main movement - the rotation of the
Сущность процесса заключается в том, что при работе приспособления деформирующая пружина с помощью устройства регулирования устанавливается с некоторым натягом относительно обрабатываемой заготовки, охватывая ее. Усилие сжатия деформирующей пружины контролируют по шкале, нанесенной на диск 3 или 4 корпуса (не показана).The essence of the process lies in the fact that during the operation of the device, the deforming spring with the help of the control device is installed with some interference against the workpiece being machined, covering it. The compression force of the deforming spring is controlled on a scale applied to the
Обкатывание осуществляется витками 1 пружины 2, оказывающими давление на поверхность обрабатываемой заготовки.Run-in is carried out by
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 упругого элемента, которым является деформирующая пружина 2, обеспечивает постоянное усилие обкатывания в любой точке обрабатываемой поверхности.The presence of an elastic element, which is a
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 детали: шлифование до значения параметра шероховатости Ra=0,4...1,6 мкм, а также чистовое точение поверхностей с шероховатостью Ra=3,2 мкм.Pretreatment of a part: grinding to a roughness parameter value Ra = 0.4 ... 1.6 μm, as well as finish turning of surfaces with a roughness Ra = 3.2 μm.
Обкатывание по предлагаемому способу применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58...64.Run-in according to the proposed method is used in the manufacture of blanks from non-ferrous metals and alloys, cast iron and steel with hardness up to HRC 58 ... 64.
Деформирующие элементы приспособления, т.е. пружину, 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.Deforming elements of the device, i.e. spring, 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.
Приспособления 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.Devices with a large radius of the coil of the deforming spring and the diameter of the wire allow processing with a large feed (up to 3 mm / rev), however, in this case, to obtain 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 многоэлементный способ обкатывания валов обеспечивает постоянное усилие контакта деформирующих элементов и обрабатываемой поверхности и почти не уменьшает погрешности предшествующей обработки, являясь копирующим.The proposed multi-element method of rolling shafts provides a constant contact force of the deforming elements and the work surface and almost does not reduce the errors 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 приспособления, 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 size, 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.
Изменение размеров поверхностей заготовки при обкатывании предлагаемым способом в зависимости от шероховатости исходной поверхности.Changing the size of the surface of the workpiece during rolling by the proposed method, depending on the roughness of the original surface.
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 приспособления и т.д.The degree of reduction in surface roughness depends on the material, working force or interference, feed, initial roughness, design of the device, 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. Значение усилия обкатывания выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие Р (H), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле: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. The value of the rolling force is selected depending on the purpose of the treatment. The optimal force P (H) corresponding to the maximum endurance limit is determined by the formula:
Р=500+1,66D2,P = 500 + 1.66 D 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 подача S на один деформирующий элемент не должна превышать 0,1...0,5 мм/об. Подачу на один оборот заготовки определяют по формуле:The feed during the run-in is 0.2 ... 3 mm / rev. The optimum supply S per one deforming element should not exceed 0.1 ... 0.5 mm / rev. The feed for one revolution of the workpiece is determined by the formula:
S=kSэ,S = kS 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). Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.Lubricating and cooling fluid during the run-in are engine oil, a mixture of engine oil with kerosene (50% each), sulfofresol (5% emulsion). 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 оснастки.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 the cost of manufacturing tooling.
Источник информацииThe source of information
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. С.383-395, рис.7.1. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1985. S.383-395, Fig. 7.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005132068/02A RU2297317C1 (en) | 2005-10-17 | 2005-10-17 | Method of the multi-component shafts rolling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005132068/02A RU2297317C1 (en) | 2005-10-17 | 2005-10-17 | Method of the multi-component shafts rolling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2297317C1 true RU2297317C1 (en) | 2007-04-20 |
Family
ID=38036803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005132068/02A RU2297317C1 (en) | 2005-10-17 | 2005-10-17 | Method of the multi-component shafts rolling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297317C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110560800A (en) * | 2019-09-25 | 2019-12-13 | 泉州丰泽久泰工业设计有限公司 | New-type five metals tubulose polishing equipment |
-
2005
- 2005-10-17 RU RU2005132068/02A patent/RU2297317C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Справочник-технолога машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985, т.2, с.383-395, рис.7. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110560800A (en) * | 2019-09-25 | 2019-12-13 | 泉州丰泽久泰工业设计有限公司 | New-type five metals tubulose polishing equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2297317C1 (en) | Method of the multi-component shafts rolling | |
| RU2297318C1 (en) | Rolling device with the deforming spring | |
| RU2337807C1 (en) | Device for static-pulse rolling of screws | |
| RU2297319C1 (en) | Overrunning tool | |
| RU2430826C2 (en) | Device for surface plastic deformation | |
| RU2303515C1 (en) | Strengthening head provided with elastic tool | |
| RU2311279C1 (en) | Strengthening tool with spring | |
| RU2303516C1 (en) | Strengthening method by means of elastic tool | |
| RU2312758C1 (en) | Finish strengthening method by means of spring tool | |
| RU2433901C2 (en) | Method of rolling with spring rings | |
| RU2349444C1 (en) | Device for burnishing of screws | |
| RU2347663C1 (en) | Device for static-pulse rolling of shafts | |
| RU2275289C1 (en) | Method of surface plastic deformation of embracing rings | |
| RU2259909C1 (en) | Method for rolling around non-rigid and eccentric shafts | |
| RU2347662C1 (en) | Method for static-impulse processing of shafts | |
| RU2318647C1 (en) | Method for abrasive-diamond working by means of spring tool | |
| RU2275288C1 (en) | Embracing deforming tool | |
| RU2371300C1 (en) | Device for rolling with adjustable load | |
| RU2347664C1 (en) | Method for combined static-impulse processing by surface plastic deformation | |
| RU2349443C1 (en) | Device for burnishing of screws | |
| RU2314906C1 (en) | Vibration apparatus for finish and strengthen working | |
| RU2275290C1 (en) | Embracing ring for strengthening rolling | |
| RU2268134C1 (en) | Floating apparatus for rolling-out non-rigid screws | |
| RU2329133C1 (en) | Method of processing with female spring | |
| RU2317884C1 (en) | Method of strengthening with spring vibrator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071018 |