RU2187577C2

RU2187577C2 - Apparatus for finish antifriction abrasive-free machining of crankshaft neck

Info

Publication number: RU2187577C2
Application number: RU2000111887A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Хромов; С.А. Черепков; А.В. Тиняков
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: apparatus has casing and rubbing member. Casing has mandrel with pivotally attached spring-biased fork-shaped holder having two heads comprising spherical deforming members located in spherical grooves of inserts and retained by stops and single-sided asymmetrical projections of head bodies. Stops are fixed to head bodies connected to holder ends in controllable manner. Regulating slots are formed in stops and on ends of fork carrying deforming members. Rubbing member fixed to one end of fork-shaped holder is made in the form of casing with rectangular bath having bottom equipped with openings communicated with casing lower cavity including elastic porous member, which extends with its end surfaces from end surfaces of rectangular bath for distance c=(0.1-0.9)R, where R is radius of spherical member. Apparatus is used in repair industry for finish treatment of crankshaft necks and applying protective antifriction films. EFFECT: increased quality of machined outer cylindrical surfaces by applying thin metal films and simultaneously strengthening of surfaces. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано также в ремонтном производстве при отделочной обработке шеек коленчатых валов и нанесении защитных антифрикционных металлических пленок в результате физико-химических процессов, происходящих между рабочей средой и обрабатываемой поверхностью при механической активации поверхности инструмента (трении). The invention relates to the field of mechanical engineering and can also be used in repair production during the finishing processing of crankshaft necks and the application of protective antifriction metal films as a result of physicochemical processes occurring between the working medium and the treated surface during mechanical activation of the tool surface (friction).

Известно устройство для финишной антифрикционной безабразивной обработки гильзы цилиндра, устанавливаемое в резцедержателе токарного станка, состоящее из головки со стаканами в разрезных направляющих втулках и двух подвижных штоков, в которых установлены прутки из латуни или бронзы [1]. A device for finishing anti-friction non-abrasive machining of a cylinder liner installed in the tool holder of a lathe, consisting of a head with glasses in split guide bushings and two movable rods in which rods made of brass or bronze are installed [1].

Однако устройство для финишной антифрикционной безабразивной обработки не позволяет обрабатывать наружные цилиндрические поверхности. However, the device for finishing anti-friction non-abrasive treatment does not allow to process the outer cylindrical surface.

Известно устройство для финишной антифрикционной безабразивной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей, содержащее инструмент с резиновым покрытием жестко закрепленным на станке с возможностью вращения от электродвигателя с гибким приводом. Металлоплакирующая рабочая среда подается от насоса через сопло в зону между резиновым кольцом и инструментом. Инструмент прижимается к наружной цилиндрической поверхности вращающейся детали [2]. A device for finishing anti-friction non-abrasive machining of the outer cylindrical surfaces of parts containing a tool with a rubber coating rigidly mounted on the machine with the possibility of rotation from an electric motor with a flexible drive. A metal-clad working medium is supplied from the pump through the nozzle to the area between the rubber ring and the tool. The tool is pressed against the outer cylindrical surface of the rotating part [2].

Однако устройство для финишной антифрикционной безабразивной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей требует большого расхода металлоплакирующей рабочей среды, так как она подается через сопло под напором. However, a device for finishing anti-friction non-abrasive treatment of the outer cylindrical surfaces of parts requires a large consumption of metal plating working medium, since it is supplied through a nozzle under pressure.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является устройство для фрикционно-механического нанесения покрытий, содержащее корпус и расположенный в нем держатель с инструментом с осевым каналом, рабочим элементом, расположенным в канале, механизм прижатия и подачи [3]. Closest to the proposed invention in terms of features is a device for friction-mechanical coating, comprising a housing and a holder located therein with a tool with an axial channel, a working element located in the channel, a pressing and feeding mechanism [3].

Однако известное устройство не позволяет одновременно упрочнять поверхность и наносить защитные антифрикционные металлические пленки, так как не имеет обкатывающего узла. However, the known device does not simultaneously harden the surface and apply protective antifriction metal films, since it does not have a rolling unit.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении качества обработки наружных цилиндрических поверхностей за счет нанесения тонких металлических пленок с одновременным упрочнением поверхности. The problem to which the invention is directed, is to improve the quality of processing of the outer cylindrical surfaces by applying thin metal films with simultaneous hardening of the surface.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для финишной антифрикционной безабразивной обработки шеек коленчатых валов, содержащем корпус и натирающий элемент, согласно изобретению корпус содержит оправку с шарнирно установленной подпружиненной вилкообразной державкой с двумя головками с деформирующими элементами в виде шаров, расположенных в сферических канавках вкладышей и удерживаемых упорами и односторонними асимметричными выступами корпусов головок, при этом упоры закреплены на корпусах головок, которые связаны с концами вилкообразной державки с возможностью регулирования, а в упорах и на концах вилки, несущей деформирующие элементы, выполнены регулировочные пазы, на одном из концов вилкообразной державки посредством упругой пластины закреплен натирающий элемент, выполненный в виде корпуса с ванной прямоугольной формы с отверстиями на дне, соединенными с нижней полостью корпуса, в которой закреплен упругопористый элемент. The problem is achieved in that in the device for finishing anti-friction non-abrasive machining of the necks of the crankshafts, comprising a housing and a rubbing element, according to the invention, the housing comprises a mandrel with a pivotally mounted spring-loaded holder with two heads with deforming elements in the form of balls located in the spherical grooves of the liners and held by stops and one-way asymmetrical protrusions of the head housings, while the stops are fixed to the head housings that are connected to the ends of the fork-shaped holder with the possibility of regulation, and in the stops and at the ends of the fork carrying the deforming elements, adjustment grooves are made, at one end of the fork-shaped holder by means of an elastic plate, a rubbing element is made, made in the form of a body with a rectangular bathtub with openings on the bottom connected with a lower body cavity in which an elastic-porous element is fixed.

Кроме того, упругопористый элемент своими торцевыми поверхностями выступает от торцевых поверхностей прямоугольной ванны на величину с = (0,1-0,9)R, где R - радиус шара. In addition, the elastic-porous element protrudes from its end surfaces from the end surfaces of the rectangular bath by the value c = (0.1-0.9) R, where R is the radius of the ball.

Когда с - расстояние между торцевыми поверхностями ванны для металлоплакирующей рабочей среды и упругопористым элементом, определяют из соотношения с = (0,1-0,9)R, только тогда предлагаемое устройство обеспечивает смачивание всей обрабатываемой поверхности головками устройства. When c is the distance between the end surfaces of the bathtub for the metal-cladding working medium and the elasto-porous element, it is determined from the ratio c = (0.1-0.9) R, only then the proposed device provides wetting of the entire surface to be treated by the heads of the device.

В случае, когда расстояние с≥R, возможно, что упругопористый элемент будет упираться в щеку шейки коленчатого вала. In the case where the distance is c≥R, it is possible that the elastic-porous element will abut against the cheek of the neck of the crankshaft.

В случае, когда расстояние с≤0,1R, упругопористый элемент будет не доходить до щеки шейки коленчатого вала. In the case where the distance is c≤0.1R, the elastic-porous element will not reach the cheek of the crankshaft neck.

Заявляемые геометрические параметры устройства позволяют создавать на обрабатываемой поверхности тонкий и равномерный по всей ширине шейки слой металла из металлоплакирующей рабочей среды с регулярным микрорельефом за счет чего повышается ее качество. The inventive geometric parameters of the device allow you to create a thin and uniform metal layer from a metal-cladding working medium with a regular microrelief on the surface to be machined, thereby improving its quality.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства с частичным разрезом; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг. 3; на фиг.5 - вид В-В на фиг. 1; на фиг.6 - вид Г на фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the device with a partial section; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1; figure 3 is a section along aa in fig. 1; in Fig.4 is a section along BB in Fig. 3; 5 is a view BB in FIG. 1; in Fig.6 is a view of G in Fig. 1.

Устройство состоит из корпуса, содержащего оправку 1, на которой шарнирно-установлена вилкообразная державка 2, внутри которой имеется пружина 3. На концах державки 2 закреплены два корпуса головок 4 с вкладышами 5, в сферических канавках которых уложены шары 6. Шары 6 от выпадения удерживаются упорами 7, а также выступами, имеющимися на корпусах головок 4. Упоры 7 к корпусам головок 4 крепятся болтами 8 с шайбами 9, а корпуса головок 4 к концам вилкообразной державки 2 - гайками 10 с шайбами 11. На концах вилкообразной державки 2 выполнены регулировочные пазы 18. Оси шаров 6 расположены параллельно оси шейки коленчатого вала, причем шары одной головки смещены относительно осей шаров другой головки на величину "а", а торцы головок смещены относительно крайних шаров, обрабатывающих галтели на величину "в". The device consists of a housing containing a mandrel 1, on which a fork-shaped holder 2 is pivotally mounted, inside which there is a spring 3. At the ends of the holder 2 two head housings 4 with inserts 5 are fixed, in the spherical grooves of which balls 6 are laid. Balls 6 are prevented from falling out the stops 7, as well as the protrusions on the head housings 4. The stops 7 to the head housings 4 are bolted 8 with washers 9, and the head housings 4 to the ends of the fork holder 2 with nuts 10 with washers 11. At the ends of the fork holder 2, adjusting e slots 18. The axes of the balls 6 are arranged parallel to crankshaft axis of the shaft, the balls of one of the head offset relative to the axes of the other balls head by an amount "a", and ends of the heads are displaced relative extreme balls machining fillet on the value "a".

Самоустановка шариковых головок 4 относительно шейки коленчатого вала обеспечивается проворачиванием вилкообразной державки 2 на цилиндрической части оправки 1. Радиус шаров 6 целесообразно подбирать, не превышающим радиус галтели шейки коленчатого вала. The self-alignment of the ball heads 4 relative to the neck of the crankshaft is provided by turning the fork-shaped holder 2 on the cylindrical part of the mandrel 1. It is advisable to select the radius of the balls 6, not exceeding the radius of the fillet of the neck of the crankshaft.

Установка головок 4 параллельно оси шейки коленчатого вала производится с помощью специальных прокладок 12, устанавливаемых между концами вилкообразной державки 2 и корпусом головки 4. Для смещения шариковых головок предусмотрены поперечные пазы 18 (фиг.4). Для облегчения изготовления и повышения долговечности в шариковых головках предусмотрена установка вкладышей 5 со сферическими канавками. The installation of the heads 4 parallel to the axis of the neck of the crankshaft is carried out using special gaskets 12 installed between the ends of the yoke holder 2 and the head housing 4. To offset the ball heads, transverse grooves 18 are provided (Fig. 4). To facilitate the manufacture and increase durability in the ball heads provides the installation of inserts 5 with spherical grooves.

К одному из концов вилкообразной державки 2 посредством упругой пластины 13 закреплен натирающий элемент, выполненный в виде корпуса 14 с ванной 15 прямоугольной формы для металлоплакирующей рабочей среды с отверстиями 16 на дне, соединенными с нижней полостью корпуса 14, в которой закреплен упругопористый элемент 17. A rubbing element is fixed to one end of the fork-shaped holder 2 by means of an elastic plate 13, made in the form of a housing 14 with a rectangular bathtub 15 for a metal-clad working medium with openings 16 at the bottom connected to the lower cavity of the housing 14 in which the elastic-porous element 17 is fixed.

Устройство для финишной антифрикционной безабразивной обработки шеек коленчатых валов работает следующим образом. A device for finishing anti-friction non-abrasive processing of the necks of the crankshafts works as follows.

Головки с шарами 6 прижимаются к поверхности шейки коленчатого вала с помощью пружины 3. При вращении коленчатого вала головки с шарами 6 совершают возвратно-поступательное движение вдоль оси шейки. Причем при перемещении головок с шарами 6 влево (фиг.3) к галтели шейки коленчатого вала прижимается крайний шар верхней головки, при перемещении вправо - крайний шар нижней головки. Это обеспечивается смещением шаров в смежных головках относительно торцов корпусов 4 на величину "в". Таким образом происходит обкатывание галтелей шейки коленчатого вала с одновременным обкатыванием ее цилиндрической поверхности. Для создания на обрабатываемой поверхности металлической пленки на шейку коленчатого вала подается металлоплакирующая рабочая среда из натирающего узла 14 с упругопористым элементом 17. The heads with balls 6 are pressed against the surface of the neck of the crankshaft using a spring 3. When the crankshaft rotates, the heads with balls 6 make a reciprocating motion along the axis of the neck. Moreover, when moving the heads with balls 6 to the left (Fig. 3), the extreme ball of the upper head is pressed against the fillet of the neck of the crankshaft, while moving to the right - the extreme ball of the lower head. This is ensured by the displacement of the balls in adjacent heads relative to the ends of the bodies 4 by a value of "in". Thus, the fillets of the crankshaft neck are run-in with simultaneous roll-in of its cylindrical surface. To create a metal film on the treated surface, a metal-cladding working medium is supplied from the rubbing unit 14 with an elastic-porous element 17 to the crankshaft neck.

Использование предлагаемого решения по сравнению с прототипом позволяет повысить качество обрабатываемых поверхностей за счет нанесения на поверхность металлических пленок с низким коэффициентом трения, а также поверхностно-пластического упрочнения поверхности с формированием на ней регулярного микрорельефа, что улучшает эксплуатационные свойства коленчатого вала. Using the proposed solution in comparison with the prototype can improve the quality of the machined surfaces by applying metal films with a low coefficient of friction to the surface, as well as surface-plastic hardening of the surface with the formation of a regular microrelief on it, which improves the operational properties of the crankshaft.

Источники информации
1. Гаркунов Д. Н. Триботехника: Учебник для студентов вузов. - М.: Машиностроение, 1989.-328 с., 272-273 с.Sources of information
1. Garkunov D. N. Tribotechnology: Textbook for university students. - M.: Mechanical Engineering, 1989.-328 p., 272-273 p.

2. Карпенков В.Ф., Стрельцов В.В., Приходько И.Л., Попов В.Н., Некрасов С.С. Финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО) деталей. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1996.- 108 с., с.34-35. 2. Karpenkov V.F., Streltsov V.V., Prikhodko I.L., Popov V.N., Nekrasov S.S. Finishing anti-friction non-abrasive processing (FABO) of parts. - Pushchino: ONTI PNC RAS, 1996.- 108 p., Pp. 34-35.

3. Патент РФ 2068031, МПК С 23 С 26/00, 20.10.1996 - прототип. 3. RF patent 2068031, IPC С 23 С 26/00, 10.20.1996 - prototype.

Claims

1. Device for finishing anti-friction non-abrasive machining of the necks of the crankshafts, comprising a housing and a rubbing element, characterized in that the housing comprises a mandrel with an articulated spring-loaded fork holder with two heads with deforming elements in the form of balls located in the spherical grooves of the liners and held by stops and one-way asymmetric protrusions of the head housings, while the stops are fixed to the head housings, which are connected with the ends of the fork-shaped holder with The adjusting grooves are made at the stops and at the ends of the fork bearing the deforming elements. At one end of the fork holder there is a rubbing element fixed to it in the form of a body with a rectangular bathtub with openings on the bottom connected to the lower cavity of the body in which the elastic-porous element is fixed.

2. The device according to claim 1, characterized in that the elastic-porous element with its end surfaces protrudes from the end surfaces of the rectangular bath by a value of c = (0.1-0.9) R, where R is the radius of the ball.