RU2367565C1 - Method of pulsed needle milling of surfaces - Google Patents
Method of pulsed needle milling of surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2367565C1 RU2367565C1 RU2008122646/02A RU2008122646A RU2367565C1 RU 2367565 C1 RU2367565 C1 RU 2367565C1 RU 2008122646/02 A RU2008122646/02 A RU 2008122646/02A RU 2008122646 A RU2008122646 A RU 2008122646A RU 2367565 C1 RU2367565 C1 RU 2367565C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pile
- bundles
- workpiece
- tufts
- casing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000003801 milling Methods 0.000 title description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001467 acupuncture Methods 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000003719 b-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000005068 cooling lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 102200148735 rs116840773 Human genes 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Milling Processes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам отделочно-упрочняющей обработки сферических поверхностей деталей, например, автомобильных шаровых пальцев из сталей и сплавов иглофрезерованием или поверхностным пластическим деформированием (ППД) со статическим и импульсным нагружением инструмента.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods for finishing and hardening processing of spherical surfaces of parts, for example, automobile ball fingers made of steels and alloys by needle milling or surface plastic deformation (PPD) with static and pulse loading of a tool.
Известны цилиндрическая щетка и способ механической обработки ею, содержащая установленную на корпусе обойму с цилиндрическими гнездами, в каждом из которых размещен стакан с пучком ворса, и упругий элемент, расположенный под стаканами и контактирующий с корпусом, при этом стаканы установлены в гнездах свободно, каждое гнездо на внутренней поверхности имеет кольцевую проточку, а на наружной поверхности стакана выполнен кольцевой выступ, ширина которого меньше ширины проточки гнезда, причем упругие элементы размещены в канавках корпуса, кроме того, на упругих элементах смонтированы отражатели [1].A cylindrical brush and a method of machining with it are known, comprising a holder with cylindrical sockets mounted on the housing, in each of which a glass with a pile of tufts is placed, and an elastic element located under the glasses and in contact with the housing, the glasses being freely installed in the sockets, each socket on the inner surface has an annular groove, and on the outer surface of the glass an annular protrusion is made, the width of which is less than the width of the groove of the socket, and the elastic elements are placed in the grooves of the housing In addition, elastic elements are mounted on the reflector [1].
Известные цилиндрическая щетка и способ обработки, реализуемый ею, имеют ограниченные технологические возможности, не позволяют производить резание неровностей значительной глубины, не позволяют управлять усилием прижатия пучков ворса к обрабатываемой поверхности, т.е. не позволяют управлять глубиной резания, что снижает производительность и качество обработки.The known cylindrical brush and the processing method implemented by it have limited technological capabilities, do not allow cutting irregularities of considerable depth, do not allow controlling the force of pressing the tufts of pile to the surface to be treated, i.e. do not allow you to control the depth of cut, which reduces productivity and processing quality.
Известны способ и устройство для обработки неполных сферических поверхностей деталей ППД, при которых обрабатываемой заготовке и деформирующему инструменту сообщают вращательное движение, причем деформирующему устройству сообщают вращение по окружности, лежащей в плоскости, смещенной относительно центра обрабатываемой сферической поверхности, при этом угловая скорость деформирующего устройства связана с угловой скоростью обрабатываемой заготовки соотношением ωин>>ωд, кроме того, дано математическое соотношение между усилием нагружения и усилием обкатывания [2].A known method and device for processing incomplete spherical surfaces of PPD parts, in which rotational movement is reported to the workpiece and the deforming tool, and the deforming device is told to rotate in a circle lying in a plane offset from the center of the processed spherical surface, while the angular velocity of the deforming device is associated with angular velocity ratio ω workpiece yn >> ω d, moreover, given the mathematical relationship between effort n immersion and force burnishing [2].
Известный способ отличается низким КПД, большой энергоемкостью, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и невысокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The known method is characterized by low efficiency, high energy intensity, not sufficiently large depth of the hardened layer and a low degree of hardening of the treated surface.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей иглофрезерования или ППД благодаря использованию импульсного нагружения режущего или деформирующего инструмента, позволяющее управлять глубиной режущего или упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности, а также повышение качества, точности и производительности обработки благодаря использованию многоэлементного режущего или деформирующего инструмента.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of needle milling or PPD through the use of pulsed loading of a cutting or deforming tool, which allows you to control the depth of the cutting or hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief, as well as improving the quality, accuracy and productivity of processing by using a multi-element cutting or deforming tool.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа отделочной обработки сферических поверхностей, включающем сообщение вращательного движения заготовке, продольной подачи и вращательного движения относительно ее оси иглофрезе для осуществления обработки заготовки с натягом и приложение к волноводу с помощью бойка периодической импульсной нагрузки, вырабатываемой гидравлическим генератором импульсов, при этом используют иглофрезу, содержащую корпус с радиальными пазами и ступенчатым отверстием, и рабочий инструмент в виде пучков ворса металлических проволочек, V-образноизогнутых внутрь корпуса с образованием рабочей вогнутой сферической поверхности с радиусом, равным R-i, мм, где R - радиус обрабатываемой сферической поверхности, мм, i - натяг обработки, мм, пучки ворса выполнены в виде режущих или деформирующих элементов, при этом размещают волновод в ступенчатом отверстии корпуса, а периодическую импульсную нагрузку прикладывают из условия обеспечения дополнительного перемещения металлических проволочек пучков ворса, выпрямления их и создания дополнительного натяга.The problem is solved using the proposed method of finishing processing of spherical surfaces, including the message of the rotational movement of the workpiece, longitudinal feed and rotational movement relative to its axis by a needle mill for processing the workpiece with an interference fit and applying to the waveguide using a striker periodic pulse load generated by a hydraulic pulse generator, when This uses an acupuncture containing a housing with radial grooves and a stepped hole, and a working tool in de beams of pile of metal wires, V-shaped bent inside the body with the formation of a working concave spherical surface with a radius equal to Ri, mm, where R is the radius of the processed spherical surface, mm, i is the interference fit, mm, the tufts of pile are made in the form of cutting or deforming elements, while placing the waveguide in the stepped opening of the housing, and the periodic impulse load is applied from the condition of providing additional movement of the metal wires of the tufts of pile, straightening them and creating additional body interference.
Сущность предлагаемого способа отделочной обработки сферических поверхностей поясняется чертежами.The essence of the proposed method of finishing processing of spherical surfaces is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена наладка для обработки заготовки автомобильного шарового пальца, установленного в специальном приспособлении с базированием по конической поверхности хвостовика, по предлагаемому способу в момент перед включением рабочего хода, продольный разрез; на фиг.2 - схема обработки заготовки автомобильного шарового пальца, установленного в специальном приспособлении с базированием по конической поверхности хвостовика, по предлагаемому способу в момент импульсного нагружения режущих или деформирующих элементов - пучков ворса; на фиг.3 - поперечное сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - элемент Б на фиг.1, где тонкими линиями показано положение металлических иголок пучка ворса при действии импульсной нагрузки РИМ на иглофрезу.Figure 1 shows the setup for processing the workpiece of an automobile ball finger installed in a special device based on the conical surface of the shank, according to the proposed method at the time before switching on the stroke, a longitudinal section; figure 2 - diagram of the processing of the workpiece automobile ball finger installed in a special device based on the conical surface of the shank, according to the proposed method at the time of the pulse loading of cutting or deforming elements - tufts of pile; figure 3 is a cross section aa in figure 2; figure 4 - element B in figure 1, where the thin lines show the position of the metal needles of the pile of the pile under the action of a pulsed load P IM on the needle cutter.
Предлагаемый способ отделочной обработки служит для иглофрезерования или поверхностного пластического деформирования (ППД) - упрочнения сферических поверхностей 1 с периодическим импульсным нагружением пучков ворса 2 из V-образноизогнутых внутрь корпуса металлических проволочек. При этом обрабатываемой заготовке 3, например автомобильного шарового пальца, сообщают вращательное движение VЗ, а режущим или деформирующим элементам - вращательное движение VИ и продольную подачу SПР с целью подвода и поджатия их к центру О сферической поверхности.The proposed method of finishing processing is used for needle milling or surface plastic deformation (PPD) - hardening of spherical surfaces 1 with periodic pulsed loading of the tufts of
Корпус 4, являющийся гидроцилиндром, выполнен полым и на его наружной поверхности с одного торца на резьбе установлена гайка 5 с буртиком 6. Корпус 4 вращается от индивидуального привода (не показан) и в нем расположены боек 7 и волновод 8.The
В радиальных пазах на торце корпуса 4 установлены режущие или деформирующие элементы 2, выполненные в форме пучков ворса из V-образноизогнутых внутрь корпуса металлических проволочек, образующие рабочую вогнутую сферическую поверхность радиусом (R-i) мм, где R - радиус обрабатываемой сферической поверхности 1 заготовки 3, мм; i - натяг, мм. Крепление пучков ворса иглофрезы осуществляется гайкой 5 с буртиком 6 или другими известными способами.In the radial grooves at the end of the
В отверстии корпуса 4 размещен волновод 8, на который воздействует боек 7, создавая периодическую импульсную нагрузку РИМ, вырабатываемую гидравлическим генератором импульсов (ГГИ) (не показан), который подключен к корпусу 4 [3-5]. Периодическая импульсная нагрузка РИМ волновода направлена на дополнительное сообщение перемещения металлических проволочек пучков ворса 2, выпрямляя их и создавая дополнительный натяг.A
Пучки ворса 2, образующие рабочую режущую вогнутую сферическую поверхность, расположены в торце корпуса 4 радиально относительно продольной оси инструмента. Пучки ворса 2 с одного торца жестко закреплены, например, сваркой на пластине, поэтому при выпрямлении их под действием РИМ другим торцом они воздействуют на заготовку, срезая припуск или упрочняя обрабатываемую поверхность (см. фиг.4).The tufts of
Корпус 4 с иглофрезой 2 подается на заготовку в продольном направлении SПР до соприкосновения с пучками ворса и еще на величину натяга, благодаря чему создается статическая нагрузка РСТ, при этом пучки ворса еще больше прогнутся (см. фиг.1), ведя обработку сферической поверхности заготовки. Таким образом, изменяя величину натяга путем приближения или удаления инструмента в направлении SПР управляют глубиной резания или упрочнения в статическом режиме работы устройства.The
При действии на торец волновода 8 бойка 7, которые соосно установлены в корпусе 4, создается импульсная нагрузка РИМ путем удара волновода по изогнутым частям пучков ворса, выпрямляя их (см. фиг.2). Такой статико-импульсный режим позволяет интенсифицировать процесс отделочной обработки иглофрезерованием или упрочнением.When exposed to the end of the
При длительной работе иглофрезы пучки ворса будут изнашиваться неравномерно. Перед правкой отпускают гайку 5, пучки ворса сдвигают в радиальных пазах к центру и фиксируют гайкой 5. Правку с целью восстановления режущих свойств и необходимого размера (R-i) используют правящий алмазный инструмент, имеющий форму и размеры обрабатываемой сферической поверхности заготовки.With prolonged use of the needle cutter, the tufts of the pile will wear out unevenly. Before dressing, release
Для обрабатывания заготовки, например, пальца шарового верхнего 2101-2904187 на токарном станке используют специальное электромеханическое приспособление 9 (фиг.1-2), позволяющее произвести установку, базирование и закрепление заготовки на предварительно обработанную коническую поверхность хвостовика.To process the workpiece, for example, the upper ball pin 2101-2904187 on the lathe, a special electromechanical device 9 is used (Fig.1-2), which allows the installation, basing and fixing of the workpiece on a pre-machined conical surface of the shank.
В качестве механизма импульсного нагружения иглофрезы применяется гидравлический генератор импульсов (не показан) [3, 4]. Заготовке и иглофрезе сообщают вращательные движения, при этом иглофрезе - еще и продольную подачу. Периодическую импульсную РИМ нагрузку прикладывают в направлении продольной подачи к изогнутой части пучков ворса, стремясь выпрямить их, и направить иглы радиально к центру обрабатываемой сферической поверхности.A hydraulic pulse generator (not shown) is used as a mechanism for impulse loading of the needle cutter [3, 4]. Rotary movements are reported to the workpiece and the needle cutter, while the needle cutter is also provided with a longitudinal feed. A periodic pulsed P IM load is applied in the direction of longitudinal supply to the curved part of the tufts of pile, trying to straighten them, and to direct the needles radially to the center of the spherical surface being treated.
Периодическую импульсную нагрузку РИМ осуществляют с помощью бойка 7, воздействующего на торец волновода 8. В результате удара бойка по торцу волновода в бойке и волноводе возникают ударные и противоположно направленные импульсы одинаковой амплитуды и продолжительности, каждый из которых будет воздействовать на пучки ворса и на обрабатываемую поверхность с цикличностью, равной двойной продолжительности импульсов. Дойдя до обрабатываемой поверхности, ударный импульс распределяется на проходящий и отражающий. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы деформации, которая интенсифицирует процесс резания или упрочняет поверхностный слой обрабатываемой сферической поверхности.The periodic impulse load P IM is carried out using the
Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами инструмента.The ability to rationally use the energy of shock waves is determined by the size of the instrument.
При перемещении бойка снизу вверх, согласно фиг.1-2, отогнутые пучки ворса воспринимают на себя периодическую импульсную нагрузку PИМ волновода, благодаря которой нижние части игл перемещаются вверх, выпрямляются и радиально приближаются к обрабатываемой поверхности, увеличивая натяг.When moving the striker from the bottom up, according to Fig.1-2, the bent tufts of pile absorb a periodic impulse load P IM of the waveguide, due to which the lower parts of the needles move upward, straighten and radially approach the work surface, increasing the interference fit.
Общая продольная периодическая импульсная нагрузка РИМ бойка по волноводу воспринимается отогнутой частью пучков ворса и равномерно распределяется на каждую иглу. Это значит, что каждый пучок ворса своими иголками оказывает режущее или упрочняющее воздействие с импульсной нагрузкой, направленной к обрабатываемой поверхности.The total longitudinal periodic impulse load P IM of the striker along the waveguide is perceived by the bent part of the pile bundles and is evenly distributed to each needle. This means that each bunch of pile with its needles has a cutting or hardening effect with a pulse load directed to the surface to be treated.
Периодическую импульсную РИМ нагрузку прикладывают в направлении продольной подачи и благодаря особенностям конструкции устройства направляют ее к центру обрабатываемой поверхности.A periodic pulsed P IM load is applied in the direction of the longitudinal feed and, thanks to the design features of the device, direct it to the center of the surface to be treated.
Периодическая импульсная нагрузка РИМ должна быть больше суммарной силы, требуемой для деформации пучков ворса и силы, необходимой для резания или упрочнения. Отвод волновода и бойка после удара в первоначальное положение (согласно фиг.1-2, вниз) осуществляется за счет упругости пучков ворса и возвращения отогнутой части их в первоначальное свободное V-образное состояние. С целью смягчения удара волновода по корпусу при отводе волновода в торце корпуса установлен демпфер 10, например, в виде резинового кольца.The periodic impulse load P IM must be greater than the total force required for the deformation of the tufts of pile and the force necessary for cutting or hardening. The removal of the waveguide and the striker after impact in the initial position (according to Fig.1-2, down) is due to the elasticity of the tufts of the pile and the return of the bent part to their original free V-shaped state. In order to mitigate the impact of the waveguide on the body during the removal of the waveguide, a
В результате удара бойка по торцу волновода и волновода по V-образноизогнутым пучкам ворса последние воздействуют на обрабатываемую поверхность с цикличностью, задаваемой гидравлическим генератором импульсов. Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами пучков.As a result of the impact of the striker on the end face of the waveguide and the waveguide along the V-shaped curved tufts of the pile, the latter act on the surface to be treated with the cyclicity set by the hydraulic pulse generator. The possibility of rational use of the energy of shock waves is determined by the size of the beams.
Неполная сферическая поверхность обрабатываемой заготовки вынуждает устанавливать продольную ось устройства под углом α относительно плоскости, перпендикулярной продольной оси заготовки и проходящей через центр сферы.The incomplete spherical surface of the workpiece being processed forces the longitudinal axis of the device to be set at an angle α relative to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece and passing through the center of the sphere.
Точность формы обрабатываемой сферической поверхности заготовки предлагаемым способом повышается и снижается величина шероховатости благодаря самоцентрированию и самоустановке пучков ворса по обрабатываемой поверхности при ее биениях и вибрациях.The accuracy of the shape of the processed spherical surface of the workpiece by the proposed method increases and decreases the roughness due to the self-centering and self-installation of the tufts of pile along the treated surface when it is beating and vibrating.
Для осуществления отделочной режущей обработки (со снятием стружки) необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса были выше этих параметров материала обрабатываемой заготовки в 1,5…2 раза, соотношение l/i, где i - наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочных элементов, находилось в пределах 50…100, а коэффициент Кп плотности проволочного ворса в пределах 0,7…0,9; при этом натяг должен составлять Н=0,7…1,5 мм.To carry out finishing cutting processing (with chip removal), it is necessary that the hardness and tensile strength of the material of the wire elements of the pile be 1.5 ... 2 times higher than these parameters of the material of the workpiece, the ratio l / i, where i is the smallest radius of inertia of the transverse the cross section of the wire elements was in the range of 50 ... 100, and the coefficient K p the density of the wire pile in the range of 0.7 ... 0.9; while the tightness should be H = 0.7 ... 1.5 mm.
Режимы работы можно рекомендовать следующие. Окружная скорость для отделочной обработки 2…5 м/с. Продольная подача определяется по формуле S=Lвыстn (мм/мин), где n - частота вращения устройства, мин-1; значение Lвыст (мм) зависит от натяга и диаметра диска и определяют опытным или расчетным путем.The operating modes can be recommended as follows. The peripheral speed for finishing processing is 2 ... 5 m / s. The longitudinal feed is determined by the formula S = L protr n (mm / min), where n is the rotational speed of the device, min -1 ; the value of L protrusion (mm) depends on the interference and the diameter of the disk and is determined empirically or by calculation.
Испытания при отделочной обработке (со снятием стружки) заготовки по предлагаемому способу показали, что с обрабатываемой поверхности срезается окалина вместе с упрочненным слоем; при этом в процессе иглофрезерования из-за упругости рабочей поверхности устройства обработанная поверхность не упрочняется, усилие прижатия устройства к обрабатываемой поверхности заготовки составляет 200…600 Н на 10 мм ширины рабочей поверхности устройства, а тангенциальная составляющая силы резания равна 150…550 Н.Tests during the finishing treatment (with removal of chips) of the workpiece by the proposed method showed that scale is cut off from the treated surface along with the hardened layer; in the process of needle milling due to the elasticity of the working surface of the device, the treated surface is not hardened, the pressing force of the device to the workpiece surface is 200 ... 600 N per 10 mm of the width of the working surface of the device, and the tangential component of the cutting force is 150 ... 550 N.
Для отделочной обработки со снятием стружки по предлагаемому способу необходимо соблюдать условияFor finishing processing with removal of chips by the proposed method, it is necessary to comply with the conditions
Кр=р/σв=1,5…2,0,To p = p / σ in = 1,5 ... 2,0,
где р - давление при иглофрезеровании, МПа;where p is the pressure during acupuncture, MPa;
σв - предел прочности материала обрабатываемой заготовки, МПа.σ in - the tensile strength of the material of the workpiece, MPa.
Выбор соответствующего давления р зависит от физико-механических свойств материала проволочного ворса, от жесткости и плотности последнего, а также от натяга Н [6].The choice of the appropriate pressure p depends on the physicomechanical properties of the material of the wire pile, on the rigidity and density of the latter, as well as on the interference fit [6].
Если устройство, реализующее предлагаемый способ, работает как упрочняющее, то глубина упрочненного слоя достигает 0,5…1,5 мм, что значительно (в 1,5…2 раза) больше, чем при традиционном ППД. Наибольшая степень упрочнения составляет 15…25%. В результате обработки предлагаемым способом по сравнению с традиционным ППД эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 1,5…2,2 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более, - в 1,3…1,6 раза.If the device that implements the proposed method works as a hardening, then the depth of the hardened layer reaches 0.5 ... 1.5 mm, which is significantly (1.5 ... 2 times) more than with traditional PPD. The greatest degree of hardening is 15 ... 25%. As a result of processing the proposed method in comparison with traditional PPD, the effective depth of the layer, hardened by 20% or more, increases by 1.5 ... 2.2 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more, by 1.3 ... 1 , 6 times.
Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного предлагаемым способом, проведены экспериментальные исследования обработки автомобильного шарового пальца с использованием разработанного устройства, настроенного для работы как упрочняющее. Заготовку пальца шарового верхнего 2101-2904187, установленную в специальном электромеханическом приспособлении, упрочняли на станке мод. 16К20 с помощью устройства с использованием ГГИ [3-5]. Заготовка изготовлена из стали 20Х ГОСТ 1050-74. Смазывающе-охлаждающей жидкостью служил сульфофрезол (5%-ная эмульсия). Обрабатывали сферу диаметром 32,7±0,1; исходный параметр шероховатости Ra=3,2 мкм, достигнутый - Ra=0,63. Значения технологических факторов (частоты ударов, величины подачи, скорости вращения заготовки и инструмента) 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.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed method, experimental studies of the processing of an automobile ball finger were carried out using the developed device configured to work as a hardening one. The workpiece of the ball upper finger 2101-2904187, installed in a special electromechanical device, was strengthened on the machine mod. 16K20 using a device using GGI [3-5]. The blank is made of steel 20X GOST 1050-74. Sulfofresol (5% emulsion) was used as the cooling lubricant. Processed a sphere with a diameter of 32.7 ± 0.1; the initial roughness parameter Ra = 3.2 μm, achieved - Ra = 0.63. The values of technological factors (impact frequency, feed rate, rotation speed of the workpiece and tool) 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.
С учетом перебега инструмента заготовка полностью обрабатывалась за 1,25…1,5 оборота; скорость деформирующих элементов - VИ=50 м/мин (nИ=500 мин-1); продольная подача SПР устройства осуществлялась вручную до создания натяга между деформирующими элементами и обрабатываемой поверхностью 0,3…1,6 мм.Given the overrun of the tool, the workpiece was completely processed in 1.25 ... 1.5 turns; the speed of the deforming elements - V And = 50 m / min (n And = 500 min -1 ); the longitudinal supply of the S PR device was carried out manually until an interference was created between the deforming elements and the machined surface of 0.3 ... 1.6 mm.
Требуемая шероховатость и точность сферической поверхности были достигнуты за Тм=0,81 мин (против Тм баз=2,75 мин по базовому варианту при традиционной обработке обкатыванием на Орловском сталепрокатном заводе ОСПАЗ). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68 и на профилометре мод. 283 тип АН ГОСТ 19300-86. В обработанной партии (равной 100 шт.) бракованных деталей не обнаружено. Отклонение обработанной поверхности от сферичности составило не более 0,02 мм, что допустимо ТУ.The required roughness and accuracy of the spherical surface were achieved in T m = 0.81 min (against T m bases = 2.75 min according to the basic version with the traditional rolling treatment at the Oryol steel mill OSPAZ). The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68 and on the profilometer mod. 283 type AN GOST 19300-86. In the processed batch (equal to 100 pcs.) Defective parts were not found. The deviation of the treated surface from sphericity was not more than 0.02 mm, which is permissible.
Величина силы импульсного воздействия пучков ворса на обрабатываемую поверхность составляла РИМ=255…400 кН. Глубина упрочненного импульсной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном обкатывании. Упрочненный слой при традиционном обкатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым способом аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии.The magnitude of the force of the pulsed beams of the pile on the treated surface was P ИМ = 255 ... 400 kN. The depth of the layer hardened by pulsed processing is 3 ... 4 times higher than with traditional rolling. The hardened layer during traditional rolling is formed under long-term action of large static forces. The proposed method, a 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.
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 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. Обработка показала, что параметр шероховатости обработанных сферических поверхностей уменьшился до значения Ra=0,32…0,63 мкм при исходном - Ra=3,2…6,3 мкм, производительность повысилась более чем в три раз по сравнению с традиционным обкатыванием. Энергоемкость процесса уменьшилась в 2,2 раза.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. 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. Processing showed that the roughness parameter of the machined spherical surfaces decreased to Ra = 0.32 ... 0.63 μm with the initial value Ra = 3.2 ... 6.3 μm, the productivity increased more than three times compared to traditional rolling. The energy intensity of the process decreased by 2.2 times.
Микровибрации в процессе обработки благоприятно сказываются на условиях работы инструмента - пучков ворса иглофрезы. 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 деформирующие элементы инструмента периодически «отдыхают», что способствует увеличению их 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 during processing favorably affect the working conditions of the instrument - tufts of pile of acupuncture. 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 elements of the tool periodically “rest”, which helps to increase their 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.
Предлагаемый способ, реализуемый разработанным устройством, расширяет технологические возможности импульсной обработки резанием или поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной срезаемого или упрочненного слоя и микрорельефом сферической поверхности путем использования устройства и инструмента специальной формы с большим количеством режущих или деформирующих элементов, что позволяет увеличить производительность и снизить расходы на изготовление благодаря простоте конструкции.The proposed method, implemented by the developed device, extends the technological capabilities of pulsed cutting or surface plastic deformation by controlling the depth of the sheared or hardened layer and the microrelief of the spherical surface by using the device and a special tool with a large number of cutting or deforming elements, which allows to increase productivity and reduce manufacturing costs due to simplicity of design.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. СССР 824969, МКИ3 А46В 7/10. Цилиндрическая щетка. Берков Б.В. 2809273-12; 08.08.79; 30.04.81. Бюл. №16.1. A.S. USSR 824969, MKI 3 A46V 7/10. Cylindrical brush. Berkov B.V. 2809273-12; 08/08/79; 04/30/81. Bull. No. 16.
2. Патент РФ 2031770, МКП6 В24В 39/04, 39/00. Способ обработки неполных сферических поверхностей деталей ППД. Гаврилин A.M., Самойлов Н.Н. 5045958/27; 14.04.92; 27.03.95. Бюл. №9.2. RF patent 2031770, MKP 6 V24V 39/04, 39/00. A method for processing incomplete spherical surfaces of PPD parts. Gavrilin AM, Samoilov N.N. 5045958/27; 04/14/92; 03/27/95. Bull. No. 9.
3. Патент РФ 2098259, МКИ6 В24В 39/00. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. 96110476/02, 23.05.96; 10.12.97. Бюл. №34.3. RF patent 2098259, MKI 6 V24V 39/00. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Method of static-pulse treatment by surface plastic deformation. 96110476/02, 05.23.96; 12/10/97. Bull. Number 34.
4. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.4. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.
5. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. №34.5. 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.
6. Гавриленко И.Г. Способ совмещения предварительной и окончательной иглофрезерной зачистки цилиндрических деталей // Автоматизация и современные технологии. - 1992. - №9. - С.27-30.6. Gavrilenko I.G. A method of combining preliminary and final needle-milling stripping of cylindrical parts // Automation and modern technology. - 1992. - No. 9. - S.27-30.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122646/02A RU2367565C1 (en) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | Method of pulsed needle milling of surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122646/02A RU2367565C1 (en) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | Method of pulsed needle milling of surfaces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2367565C1 true RU2367565C1 (en) | 2009-09-20 |
Family
ID=41167841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008122646/02A RU2367565C1 (en) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | Method of pulsed needle milling of surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2367565C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU824969A1 (en) * | 1979-08-08 | 1981-04-30 | Volgodonsk V Pk T I Atom | Cylindrical brush |
US4367576A (en) * | 1980-09-02 | 1983-01-11 | Dickinson Lawrence C | Skiving and roller burnishing tool |
SU1576251A1 (en) * | 1988-08-29 | 1990-07-07 | Минский Филиал Государственного Проектно-Технологического И Экспериментального Института "Оргстанкинпром" | Method of working with metal brush tool |
RU2006361C1 (en) * | 1991-06-17 | 1994-01-30 | Осипов Юрий Иванович | Part finishing and hardening tool |
RU2031770C1 (en) * | 1992-04-14 | 1995-03-27 | Александр Михайлович Гаврилин | Method to process incomplete spherical surfaces of pieces by surface deformation |
RU2241578C1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-12-10 | Орловский государственный технический университет | Combination needle type strengthening tool |
RU2252133C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-05-20 | Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ) | Combination type needle grinding tool |
-
2008
- 2008-06-04 RU RU2008122646/02A patent/RU2367565C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU824969A1 (en) * | 1979-08-08 | 1981-04-30 | Volgodonsk V Pk T I Atom | Cylindrical brush |
US4367576A (en) * | 1980-09-02 | 1983-01-11 | Dickinson Lawrence C | Skiving and roller burnishing tool |
SU1576251A1 (en) * | 1988-08-29 | 1990-07-07 | Минский Филиал Государственного Проектно-Технологического И Экспериментального Института "Оргстанкинпром" | Method of working with metal brush tool |
RU2006361C1 (en) * | 1991-06-17 | 1994-01-30 | Осипов Юрий Иванович | Part finishing and hardening tool |
RU2031770C1 (en) * | 1992-04-14 | 1995-03-27 | Александр Михайлович Гаврилин | Method to process incomplete spherical surfaces of pieces by surface deformation |
RU2241578C1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-12-10 | Орловский государственный технический университет | Combination needle type strengthening tool |
RU2252133C1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-05-20 | Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ) | Combination type needle grinding tool |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2291764C1 (en) | Combined tool for working openings by needle milling cutter at strengthening surface of openings | |
RU2367565C1 (en) | Method of pulsed needle milling of surfaces | |
RU2325265C1 (en) | Device for statico-pulse surface plastic deformation | |
RU2367561C1 (en) | Device for finishing treatment of spherical surface | |
RU2329135C1 (en) | Method of static-pulse rolling with female spring | |
RU2350455C1 (en) | Method for strengthening of spherical surfaces | |
RU2364493C1 (en) | Method for pulse wire brushing | |
RU2320460C1 (en) | Apparatus for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter | |
RU2364492C1 (en) | Device for pulse wire brushing | |
RU2287426C1 (en) | Method of static-pulse expanding | |
RU2286237C1 (en) | Method of recovery and hardening of the holes inner surfaces using the statico-pulsing internal roll burnishing | |
RU2366562C1 (en) | Method of shaft pulsed surface hardening | |
RU2324584C1 (en) | Method of statico-impulse surface plastic deformation | |
RU2290279C1 (en) | Hole working method by static-impulse milling with use of needle milling cutter | |
RU2283748C1 (en) | Apparatus for static-pulse rolling out | |
RU2291761C1 (en) | Combined milling method by means of needle milling cutter at strengthening openings | |
RU2350454C1 (en) | Device for strengthening of spherical surfaces | |
RU2279961C1 (en) | Device for restoration of metal inner surfaces by static pulse rolling | |
RU2320459C1 (en) | Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter | |
RU2371297C1 (en) | Method for static-pulse needle milling with end needle cutter | |
RU2371296C1 (en) | Device for static-pulse needle milling with end needle cutter | |
RU2367558C1 (en) | Method of pulsed needle milling of surfaces | |
RU2367559C1 (en) | Method of pulsed needle milling of surfaces | |
RU2283746C1 (en) | Device for surface plastic deformation | |
RU2287424C1 (en) | Device for static-pulse surface plastic deformation by rotating tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100605 |