RU2367564C1 - Method of screw hardening - Google Patents
Method of screw hardening Download PDFInfo
- Publication number
- RU2367564C1 RU2367564C1 RU2008118817/02A RU2008118817A RU2367564C1 RU 2367564 C1 RU2367564 C1 RU 2367564C1 RU 2008118817/02 A RU2008118817/02 A RU 2008118817/02A RU 2008118817 A RU2008118817 A RU 2008118817A RU 2367564 C1 RU2367564 C1 RU 2367564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- hardening
- spring
- deforming
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для отделочно-упрочняющей обработки винтов из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием со статическим нагружением деформирующего пружинного инструмента.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods and devices for finishing and hardening treatment of screws made of steels and alloys by surface plastic deformation with static loading of a deforming spring tool.
Известен способ упрочнения цилиндрических валов поверхностным пластическим деформированием, включающий сообщение вращательного движения заготовке и движение подачи вдоль обрабатываемой заготовки деформирующему устройству, содержащему подпружиненный держатель и смонтированный в нем с возможностью свободного вращения деформирующий элемент, который выполнен в виде пружины с наружным диаметром, не кратным диаметру упрочняемой поверхности [1].A known method of hardening cylindrical shafts by surface plastic deformation, including a message of rotational movement of the workpiece and a feed movement along the workpiece to a deforming device comprising a spring-loaded holder and a deforming element mounted therein with the possibility of free rotation, which is made in the form of a spring with an outer diameter that is not a multiple of the diameter of the hardened surface [1].
Известный способ и инструмент отличаются 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 known method and tool are 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 способ и реализующий его упрочняющий инструмент для отделочной обработки поверхностным пластическим деформированием, который содержит неподвижное основание, подвижный корпус и вал, установленный на подшипниках, на котором размещен деформирующий инструмент в виде винтовой пружины, при этом между корпусом и основанием установлен упругий элемент, создающий силу деформирования [2].The known method and its reinforcing tool for finishing processing by surface plastic deformation, which contains a fixed base, a movable housing and a shaft mounted on bearings, on which a deforming tool is located in the form of a helical spring, while an elastic element is created between the housing and the base to create a force deformation [2].
Известный способ и инструмент отличаются 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, при этом его использование для обработки винтов потребует весьма больших затрат.The known method and tool are 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, while its use for processing screws will require very high costs.
Известен способ упрочнения или ступенчатых валов, или эксцентриковых валов, или винтов с небольшой высотой профиля пружинным инструментом, содержащим держатель с подшипниками, в которых установлена оправка с деформирующим элементом, причем он снабжен упругими кольцами, деформирующий элемент выполнен в виде установленной на упругих кольцах стальной пружины с витками круглого сечения, на внутренней поверхности которых выполнена продольная дорожка с профилем, подобным профилю наружной поверхности упругих колец для осуществления возможности контакта поверхности дорожки витка с наружной поверхностью упругих колец, при этом последние неподвижно закреплены в направлении витков пружины на оправке, а концы пружины жестко заделаны на оправке с возможностью регулирования натяга витков пружины на упругих кольцах [3].A known method of hardening or stepped shafts, or eccentric shafts, or screws with a small profile height with a spring tool containing a holder with bearings in which a mandrel with a deforming element is installed, and it is equipped with elastic rings, the deforming element is made in the form of a steel spring mounted on elastic rings with round turns, on the inner surface of which a longitudinal track is made with a profile similar to the profile of the outer surface of the elastic rings for NOSTA contact surface coil track with the outer surface of the elastic ring, the latter being fixedly mounted in the direction of coils on the mandrel, and spring ends rigidly embedded in the mandrel is adjustable preload on the elastic coils of the spring rings [3].
Известный способ и инструмент 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, при этом сложность конструкции, ее изготовление, сборка и эксплуатация ограничивает область применения и требует больших затрат.The known method and tool is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficiently deep hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface, while the complexity of the design, its manufacture, assembly and operation limits the scope and high cost.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности, при минимальной энергоемкости и трудоемкости изготовления оснастки путем использования упругого многоэлементного деформирующего инструмента в виде винтовой пружины с витками, выполненными из трубы.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of hardening by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief, with minimal energy consumption and the complexity of manufacturing equipment by using an elastic multi-element deforming tool in the form of a helical spring with coils made of pipe.
Поставленная задача решается предлагаемым способом упрочнения винтов, включающим сообщение вращательного движения заготовке, прижатие к поверхности заготовки упрочняющего устройства и его поступательное перемещение вдоль оси вращающейся заготовки, причем используют упрочняющее устройство, содержащее неподвижное основание, подвижный корпус, вал, установленный на подшипниках в корпусе, упругий элемент, создающий силу деформирования, установленный между корпусом и основанием, и размещенный на валу деформирующий элемент в виде винтовой цилиндрической пружины, изготовленной из трубы, стенки которой выполнены с возможностью упругого деформирования, на валу выполнена винтовая дорожка с профилем, подобным профилю внутренней поверхности витков винтовой цилиндрической пружины, на которой жестко закреплены витки пружины, при этом труба, из которой изготовлена пружина имеет радиус наружной поверхности R>1,7H, где Н - высота профиля упрочняемого винта. Кроме того, на наружной рабочей поверхности витков винтовой цилиндрической пружины выполнены впадины.The problem is solved by the proposed method of hardening screws, including the message of the rotational movement of the workpiece, pressing the reinforcing device to the surface of the workpiece and translating it along the axis of the rotating workpiece, using a reinforcing device containing a fixed base, a movable housing, a shaft mounted on bearings in the housing, elastic an element creating a deformation force installed between the body and the base, and a deforming element in the form of screws placed on the shaft of a cylindrical spring made of a pipe, the walls of which are made with the possibility of elastic deformation, a helical track is made on the shaft with a profile similar to the profile of the inner surface of the coils of a coil spring, on which the coils of the spring are rigidly fixed, while the pipe from which the spring is made has a radius the outer surface R> 1.7H, where H is the profile height of the hardened screw. In addition, depressions are made on the outer working surface of the turns of the coil spring.
Сущность способа поясняется чертежами.The essence of the method is illustrated by drawings.
На фиг.1 показана схема упрочнения винтов с небольшой высотой профиля по предлагаемому способу, частичный продольный разрез; на фиг.2 - поперечный частичный разрез А - А на фиг.1, где деформирующий элемент имеет сплошную наружную рабочую поверхность; на фиг.3 - поперечный частичный разрез А - А на фиг.1, наружная рабочая поверхность деформирующего элемента - прерывистая, имеющая впадины и выступы.Figure 1 shows a diagram of the hardening of screws with a small profile height according to the proposed method, a partial longitudinal section; figure 2 is a transverse partial section a - a in figure 1, where the deforming element has a continuous outer working surface; figure 3 is a transverse partial section a - a in figure 1, the outer working surface of the deforming element is intermittent, having cavities and protrusions.
Предлагаемый способ и устройство, реализующее его, предназначены для обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) винтов 1, например винтов винтовых насосов.The proposed method and device that implements it are intended for processing by surface plastic deformation (PPD) of screws 1, for example, screws of screw pumps.
Обработку выполняют на токарных, карусельных, фрезерных станках и обрабатывающих центрах с сообщением вращательного движения заготовке - VЗ, а 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 З , and for the tool - the movement of the longitudinal feed S PR when processing bodies of revolution and with the message reciprocating longitudinal and transverse movements when processing flat surfaces.
Устройство содержит неподвижное основание 2, подвижный относительно основания корпус 3 и вал 4. Вал 4 на подшипниках 5 установлен в подвижном корпусе 3. На средней шейке вала 4 размещен деформирующий инструмент 6 в виде винтовой цилиндрической пружины.The device comprises a fixed base 2, a
Между корпусом 3 и основанием 2 установлен упругий элемент 7, создающий силуBetween the
РСТ деформирования при поперечном перемещении основания 2.P CT deformation during transverse movement of the base 2.
Деформирующий элемент - пружина 6 изготовлена из трубы, например, с размерами и техническими условиями, принятыми по ГОСТ 8734-75, трубы бесшовной холоднодеформируемой, стенки которой имеют возможность упруго деформироваться. Витки винтовой деформирующей пружины 6 жестко закреплены на валу 4 в винтовой дорожке с профилем, подобным профилю внутренней поверхности витков. Крепление осуществляют, например, клеем, сваркой, пайкой и др. известными способами.The deforming element -
Радиус R наружной поверхности трубы выбирают из условия: R>1,7Н, где Н - высота профиля упрочняемого винта.The radius R of the outer surface of the pipe is chosen from the condition: R> 1.7N, where H is the profile height of the hardened screw.
Наружная рабочая поверхность витков 6 выполнена гладкой (см. фиг.2), но, как вариант, может иметь впадины (см. фиг.3), глубина которых больше толщины стенки трубы, поэтому впадины соединены с продольным отверстием трубы. Впадины способствуют увеличению глубины упрочненного слоя обрабатываемой поверхности заготовки, благодаря впадинам реализуется ударное воздействие как более эффективное, чем статическая нагрузка, воздействующая на сплошную рабочую поверхность деформирующего элемента.The outer working surface of the
При обработке устройство деформирующим элементом 6 прижимают к обрабатываемой поверхности 1 заготовки с усилием PСТ, создают натяг h путем поперечного перемещения основания 2 и сообщают продольную подачу SПР, a заготовке сообщают вращательное движение VЗ. При этом вал 4 устройства с деформирующим элементом 6 вращается относительно собственной оси за счет контактного трения с заготовкой.During processing, the device with a
Предлагаемое устройство с деформирующим элементом 6 крепится на суппорте в резцедержателе токарного станка (не показан), обрабатываемая заготовка винта 1 закрепляется в патроне 8 шпинделя 9 передней бабки 10 и поджимается центром 11 задней бабки 12. При обработки длинных и нежестких заготовок традиционно используют подвижный люнет (не показан).The proposed device with a
Перед включением станка производят настройку на нужное усилие упрочнения путем поперечного перемещения основания 2. Упругий элемент 7, воздействуя на корпус 3, создает статическую силу деформирования РСТ, которая прогибает виток деформирующей пружины 6, причем форма прогиба витка в поперечном сечении в зоне контакта будет соответствовать форме винтовой обрабатываемой поверхности заготовки в продольном сечении. Так как натяг деформирующих витков будет различный и зависит от того, с выступом или впадиной заготовки контактирует в данный момент виток деформируемого элемента, поэтому величину натяга h устанавливают по впадине заготовки.Before turning on the machine, the desired hardening force is adjusted by lateral movement of the base 2. The
Включают главное движение VЗ - вращение заготовки 1 и одновременно устройству с деформирующим элементом сообщают поступательную продольную подачу SПР. Свободно установленный с помощью подшипников 5 вал 4 с деформирующим элементом 6 получает вращение относительно собственной оси за счет контактного трения с заготовкой 1.Turn on the main movement V 3 - the rotation of the workpiece 1 and simultaneously the device with the deforming element is informed of the translational longitudinal feed S PR . Freely mounted using bearings 5, the
В зависимости от конструкции деформирующего элемента 6 различают два режима работы устройства:Depending on the design of the
1-ый спокойный режим упрочнения под действием статической нагрузки - рабочая поверхность витков деформирующего элемента сплошная без впадин и выступов;1st quiet mode of hardening under the influence of static load - the working surface of the turns of the deforming element is continuous without depressions and protrusions;
2-ой импульсный режим под действием статический нагрузки, однако, рабочая поверхность витков деформирующего элемента имеет впадины и выступы.The 2nd pulse mode under the action of static load, however, the working surface of the turns of the deforming element has hollows and protrusions.
Устройство, работающее в первом режиме, имеет деформирующий элемент 6 с гладкой без впадин и выступов рабочей поверхностью и устанавливается с натягом h (см. фиг.2) относительно обрабатываемой заготовки. Статическая сила PСТ деформирования создается упругим элементом 7. Деформация витка увеличивает площадь пятна контакта и интенсифицирует процесс упрочнения по сравнению с известными устройствами.The device operating in the first mode has a
Устройство, работающее во втором режиме, имеет рабочую поверхность деформирующего элемента с впадинами и выступами (см. фиг.3), которые создают импульсное воздействие при набегании впадины витка деформирующего элемента на наружную поверхность заготовки, при этом величина натяга уменьшается до нуля, а затем на выступе вновь возрастает и т.д., все это сопровождается ударом. При контакте заготовки с выступом витка деформирующего элемента, выступ прогибается, как показано на фиг.3, по причине того, что деформирующий элемент выполнен из трубы с тонкими стенками. Такая деформация выступа витка увеличивает площадь пятна контакта и интенсифицирует процесс упрочнения.The device operating in the second mode has a working surface of the deforming element with depressions and protrusions (see figure 3), which create a pulsed effect when the trough of the turn of the deforming element runs onto the outer surface of the workpiece, while the amount of interference decreases to zero, and then by the protrusion increases again, etc., all this is accompanied by a blow. Upon contact of the workpiece with the protrusion of the coil of the deforming element, the protrusion bends, as shown in figure 3, due to the fact that the deforming element is made of a pipe with thin walls. Such deformation of the protrusion of the coil increases the area of the contact spot and intensifies the hardening process.
Таким образом, помимо статического воздействия РСТ на обрабатываемую поверхность 1, деформирующие элементы 6 с впадинами и выступами оказывают импульсное ударное воздействие.Thus, in addition to the static effect of P ST on the treated surface 1, the
При определенном (рабочем) усилии РСТ как при безударном, так и ударном воздействии 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).At a certain (working) force P ST, both under shockless and shock impact in the contact zone of deforming elements and the workpiece, the stress intensity exceeds the yield strength, as a result of which plastic deformation of microroughness occurs, the physicomechanical properties and structure of the surface layer change (for example, it increases microhardness or residual stresses occur in the surface layer).
При ударном воздействии упрочняющего усилия частота ударов выступов витков деформирующего элемента по заготовке зависит от частоты вращения VЗ, расстояния между выступами, шага пружины деформирующего элемента 6.With the impact of the reinforcing force, the frequency of impacts of the protrusions of the turns of the deforming element on the workpiece depends on the rotation frequency V З , the distance between the protrusions, the spring pitch of the
При безударном действии на витки деформирующих элементов статической нагрузки РСТ внедрение их в обрабатываемую поверхность происходит на меньшую величину, чем при импульсной ударной нагрузке. Внедрение деформирующих элементов в обрабатываемую поверхность под действием удара происходит на большую величину.When shock-free action on the coils of the deforming elements of the static load P ST, their introduction into the work surface occurs by a smaller amount than with a pulsed shock load. The introduction of deforming elements into the work surface under the influence of impact occurs by a large amount.
Глубина упрочненного слоя обработанного прерывистым деформирующим элементом достигает 1,6…2,4 мм, что значительно (в 3…4 раза) больше, чем при традиционном статическом упрочнении. Наибольшая степень упрочнения составляет 15…30%. В результате данной статической ударной обработки по сравнению с традиционном упрочнении эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 2…2,5 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более, - в 1,7…2,2 раза.The depth of the hardened layer treated with an intermittent deforming element reaches 1.6 ... 2.4 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 this static impact treatment, in comparison with traditional hardening, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases by 2 ... 2.5 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more by 1.7 ... 2, 2 times.
Предлагаемый способ и устройство расширяют технологические возможности процесса ППД. Объемная деформация заготовки незначительна.The proposed method and device expand the technological capabilities of the PPD process. Volumetric deformation of the workpiece is negligible.
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 300…700 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 300 ... 700 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. Упрочнение предлагаемым способом применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 56…60.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. Hardening by 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 56 ... 60.
Деформирующие элементы 3 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
Производительность процесса упрочнения предлагаемым способом и разработанным устройством определяется радиусом витка пружины деформирующего элемента, размерами выступов и впадин, а также диаметром трубки, из которой изготовлен деформирующий элемент.The performance of the hardening process by the proposed method and the developed device is determined by the radius of the coil of the spring of the deforming element, the size of the protrusions and depressions, as well as the diameter of the tube from which the deforming element is made.
Устройство с большим радиусом витка пружины деформирующего элемента и диаметром трубки позволяет 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 деформирующего элемента.A device with a large radius of the coil of the spring of the deforming element and the diameter of the tube allows 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 element depend on the value of the allowable working force.
Предлагаемый способ упрочнения, осуществляемый сплошным деформирующим элементом, а также с большим количеством выступов и впадин, обеспечивает необходимое усилие контакта деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью.The proposed method of hardening, carried out by a continuous deforming element, as well as with a large number of protrusions and depressions, provides the necessary contact force of deforming elements with the treated surface.
Изменение размера поверхности, упрочненной предлагаемым способом, связано со смятием микронеровностей и пластической объемной деформацией заготовки.The change in the size of the surface hardened by the proposed method is associated with crushing microroughnesses and plastic volumetric deformation of the workpiece.
Таким образом, точность обработанной заготовки будет зависеть от ее конструкции и конструкции устройства для упрочнения, режимов обработки, а также от точности размеров, формы и качества поверхности заготовки, полученной при обработке на предшествующем переходе.Thus, the accuracy of the processed workpiece will depend on its design and the design of the device for hardening, 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.
При этом точность размеров существенно не меняется. Неблагоприятные условия обработки заготовки вблизи торцов приводят к увеличенной пластической деформации заготовки на участках длиной 3…15 мм.Moreover, the dimensional accuracy does not change significantly. Adverse conditions for processing the workpiece near the ends lead to increased plastic deformation of the workpiece in areas of
Наиболее целесообразно упрочнением обрабатывать исходные поверхности 7…11-го квалитетов.It is most expedient to use hardening to process the initial surfaces of the 7 ... 11th qualifications.
При ППД предлагаемым способом практически достигаются параметры шероховатости Ra=0,2…0,8 мкм при исходных значениях этих параметров 0,8…6,3 мкм. Степень уменьшения шероховатости поверхности зависит от материала, рабочего усилия или натяга, подачи, исходной шероховатости, конструкции деформирующего элемента и т.д.When using the proposed method, the roughness parameters Ra = 0.2 ... 0.8 μm are practically achieved with the initial values of these parameters 0.8 ... 6.3 μm. The degree of reduction in surface roughness depends on the material, working force or interference, feed, initial roughness, design of the deforming element, etc.
Предлагаемое статическое и импульсное упрочнение 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.The proposed static and pulsed hardening 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 заготовки оказывает влияния на результаты обработки и выбирается с учетом требований производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость заготовки составляет 10…50 м/мин. Значение усилия упрочнения выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие Рст (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле: РСТ=500+1,66 D2, где D - диаметр упрочняемой поверхности заготовки (при упрочнении винтов D - диаметр по впадинам).The speed of the workpiece affects the processing results and is selected taking into account the requirements of productivity, design features of the workpiece and equipment. Typically, the speed of the workpiece is 10 ... 50 m / min. The value of the hardening force is selected depending on the purpose of the treatment. The optimal force P article (N), corresponding to the maximum endurance limit, is determined by the formula: P CT = 500 + 1.66 D 2 , where D is the diameter of the hardened surface of the workpiece (when hardening screws D is the diameter of the depressions).
Продольную подачу при упрочнении принимают 0,2…3 мм/об. Оптимальная продольная подача SПР в на один виток деформирующего элемента не должна превышать 0,1…0,5 мм/об. Подачу на один оборот заготовки определяют по формуле: Sпр=kSПР В, где k - число деформирующих витков.The longitudinal feed during hardening take 0.2 ... 3 mm / rev. The optimal longitudinal feed S PR in one turn of the deforming element should not exceed 0.1 ... 0.5 mm / rev. The feed per revolution of the workpiece is determined by the formula: S CR = kS PR B , where k is the number of deforming turns.
Смазочно-охлаждающей жидкостью при упрочнении служат машинное масло, смесь машинного масла с керосином (по 50%), сульфофрезол (5%-ная эмульсия). Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.During hardening, lubricating coolant is engine oil, a mixture of engine oil with kerosene (50% each), sulfofresol (5% emulsion). Cast iron processing is recommended without cooling.
Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного по предлагаемому способу и разработанным устройством, проведены экспериментальные исследования обработки винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина -1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - ⌀27-0,05 мм, эксцентриситет - 3,3 мм, шаг - 28±0,01 мм, высота профиля - 1,65 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 40Х, твердость НВ 270-280, масса - 5,8 кг. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с использованием предлагаемого устройства в режиме импульсной нагрузки. Режимы обработки следующие: частота вращения заготовки VЗ=80…100 м/мин, Sпр=1,5…2,0 мм/об. Деформирующим элементом являлась пружина из термообработанной стали марки 65Г, которая изготовлялась из трубы диаметром 12 мм, толщина стенки 0,5…1 мм, наружный диаметр деформирующих витков пружины - 54 мм, число витков - 21 при шаге - 12 мм, длина выступа - 23 мм, длина впадины - 11 мм. Рабочая поверхность витков полировалась до Ra=0,08…0,16 мкм.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed method and the developed device, experimental studies were conducted of processing the screw of the left H41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500, which had the following dimensions: total length -1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, cross-sectional diameter of the screw - ⌀27 -0,05 mm eccentricity - 3.3 mm, pitch - 28 ± 0,01 mm, height profile - 1.65 mm, surface roughness R a = 0,4 mm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 40X, hardness HB 270-280, weight - 5.8 kg. Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using the proposed device in the pulse load mode. The processing modes are as follows: workpiece rotation frequency V З = 80 ... 100 m / min, S ol = 1.5 ... 2.0 mm / rev. The deforming element was a spring made of heat-treated steel grade 65G, which was made from a pipe with a diameter of 12 mm, wall thickness 0.5 ... 1 mm, the outer diameter of the deforming coil of the spring was 54 mm, the number of turns was 21 with a pitch of 12 mm, the length of the protrusion was 23 mm, the length of the depression is 11 mm. The working surface of the coils was polished to Ra = 0.08 ... 0.16 μm.
Значения технологических факторов (частоты импульсов, 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. Величина силы статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности составляла Pст≥2,5…4,0 кН.The values of technological factors (pulse frequency, feed rate) 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. The value of the force of static preloading of the tool to the work surface was P article ≥2.5 ... 4.0 kN.
Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя 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 слоев, 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 pulsed processing 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. Comparison of the depth of the stressed and hardened layers, 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 способом предельная величина шероховатости составляет Rа=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 3 раза.The ultimate roughness value achieved during processing by the proposed method is R a = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by 3 times is possible.
Деформации витков деформирующей пружины в процессе, реализуемом устройством, благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Они приводят к более равномерному распределению нагрузки на инструмент, вызывают дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчают формирование упрочняемой поверхности.Deformation of the turns of the deforming spring in the process implemented by the device, favorably affects the working conditions of the tool. They lead to a more uniform distribution of the load on the tool, cause additional cyclic movements of the contact surfaces of the tool and the workpiece, facilitate the formation of a hardened surface.
Деформации витков инструмента способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении импульсной ударной нагрузки и деформации витков деформирующая поверхность инструмента периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях колебаний размеров инструмента резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.Deformation of the tool turns contributes to a better penetration of the cutting fluid (coolant) into the treatment area. When applying a pulsed shock load and deformation of the turns, the deforming surface of the tool periodically "rests", which helps to increase its resistance. Processing under conditions of fluctuations in the size of the tool 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.
Упрочнение с использованием предлагаемого способа расширяет технологические возможности обработки поверхностным пластическим деформированием, позволяет управлять глубиной упрочненного слоя и микрорельефом поверхности, 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 расходы на изготовление оснастки.Hardening using the proposed method extends the technological capabilities of surface plastic deformation processing, allows you to control the depth of the hardened layer and the surface microrelief, increases the roughness parameter of the treated surface, increases its hardness by a significant 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 the manufacturing costs of nastki.
Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account
1. А.с. СССР 218681, МПК В24В 39/00. Инструмент для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрической поверхности. Б.М.Браславский. 1052441/25-8. 01.02.1966 - прототип.1. A.S. USSR 218681, IPC V24V 39/00. A tool for finishing and hardening a cylindrical surface. B.M. Braslavsky. 1052441 / 25-8. 02/01/1966 - prototype.
2. Никифоров А.В., Сахаров В.В. Технологические возможности и перспективы чистовой и упрочняющей обработки упругим инструментом. - М., 1991. - 56 с., 26 ил. (Машиностроит. пр-во. Сер. Прогрессивные технол. процессы в машиностроении: Обзорн. информ. / ВНИИТЭМР. Вып. 5). С.29-32.2. Nikiforov A.V., Sakharov V.V. Technological capabilities and prospects of finishing and hardening with an elastic tool. - M., 1991 .-- 56 p., 26 ill. (Mashinostroit. Pr-in. Ser. Progressive technological processes in engineering: Obzor. Inform. / VNIITEMR. Issue 5). S.29-32.
3. Патент РФ №2311279, МПК В24В 39/04. Пружинный упрочняющий инструмент. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И. и др. Заявка 2006108722/02, 20.03.2006; 27.11.2007. Бюл. №33.3. RF patent No. 2311279, IPC V24V 39/04. Spring hardening tool. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I. and other Application 2006108722/02, 03.20.2006; 11/27/2007. Bull. No. 33.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008118817/02A RU2367564C1 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Method of screw hardening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008118817/02A RU2367564C1 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Method of screw hardening |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2367564C1 true RU2367564C1 (en) | 2009-09-20 |
Family
ID=41167840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008118817/02A RU2367564C1 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Method of screw hardening |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2367564C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU218681A1 (en) * | В. М. Браславский | TOOL FOR CLEANING AND HARDENING TREATMENT CYLINDRICAL SURFACES | ||
| SU430173A1 (en) * | 1973-03-30 | 1974-05-30 | В. И. Ходырев , А. М. Гаврилин Могилевский машиностроительный институт | DEVICE FOR WRAPPING OF FRONT SURFACES |
| RU2288832C1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Screw friction surface hardening method |
| RU2294824C1 (en) * | 2005-10-12 | 2007-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Riveting instrument with a deforming spring |
-
2008
- 2008-05-12 RU RU2008118817/02A patent/RU2367564C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU218681A1 (en) * | В. М. Браславский | TOOL FOR CLEANING AND HARDENING TREATMENT CYLINDRICAL SURFACES | ||
| SU430173A1 (en) * | 1973-03-30 | 1974-05-30 | В. И. Ходырев , А. М. Гаврилин Могилевский машиностроительный институт | DEVICE FOR WRAPPING OF FRONT SURFACES |
| RU2288832C1 (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Screw friction surface hardening method |
| RU2294824C1 (en) * | 2005-10-12 | 2007-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Riveting instrument with a deforming spring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2311279C1 (en) | Strengthening tool with spring | |
| RU2325265C1 (en) | Device for statico-pulse surface plastic deformation | |
| RU2367564C1 (en) | Method of screw hardening | |
| RU2362665C1 (en) | Device for strengthening of screws with low profile height | |
| RU2297318C1 (en) | Rolling device with the deforming spring | |
| RU2367562C1 (en) | Surface hardening method | |
| RU2367563C1 (en) | Springing hardening attachment | |
| RU2361714C1 (en) | Finishing-hardening tool | |
| RU2438852C2 (en) | Sun-and-planet oscillation bore reamer | |
| RU2366562C1 (en) | Method of shaft pulsed surface hardening | |
| RU2361713C1 (en) | Method for finishing-strengthening processing | |
| RU2440232C2 (en) | Method of surface vibrational sizing | |
| RU2354531C1 (en) | Facility for rotor strengthening of screw and complex contoured surface | |
| RU2314906C1 (en) | Vibration apparatus for finish and strengthen working | |
| RU2317883C1 (en) | Device for strengthening | |
| RU2317884C1 (en) | Method of strengthening with spring vibrator | |
| RU2349444C1 (en) | Device for burnishing of screws | |
| RU2433903C2 (en) | Device for static-pulse hardening | |
| RU2303515C1 (en) | Strengthening head provided with elastic tool | |
| RU2303516C1 (en) | Strengthening method by means of elastic tool | |
| RU2324584C1 (en) | Method of statico-impulse surface plastic deformation | |
| RU2349443C1 (en) | Device for burnishing of screws | |
| RU2312758C1 (en) | Finish strengthening method by means of spring tool | |
| RU2420391C2 (en) | Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head | |
| RU2347662C1 (en) | Method for static-impulse processing of shafts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100513 |