RU2348504C1

RU2348504C1 - Device for processing by surface plastic deformation

Info

Publication number: RU2348504C1
Application number: RU2008102219/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Бобровский (RU); Николай Михайлович Бобровский; Виталий Андреевич Вильчик (RU); Виталий Андреевич Вильчик; Владимир Владимирович Бокк (RU); Владимир Владимирович Бокк; Николай Николаевич Максименко (RU); Николай Николаевич Максименко; Павел Анатольевич Мельников (RU); Павел Анатольевич Мельников; Михаил Владимирович Гомельский (RU); Михаил Владимирович Гомельский; Игорь Николаевич Бобровский (RU); Игорь Николаевич Бобровский
Original assignee: Николай Михайлович Бобровский; Виталий Андреевич Вильчик; Владимир Владимирович Бокк; Николай Николаевич Максименко; Павел Анатольевич Мельников; Михаил Владимирович Гомельский; Игорь Николаевич Бобровский
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-03-10

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention is related to processing by surface plastic deformation and may be used in finishing of external cylindrical surfaces by burnishing. Device contains body, two double-arm levers, between which hydraulic cylinder is installed with stem, as well as holders with tools fixed on one end of double-arm levers. On the other end of double-arm levers hinges are installed, which are connected accordingly to stem and body of hydraulic cylinder. Device body comprises hinge joints that support double-arm levers and axes of which are located at the distance equal to diameter of processed item.

EFFECT: higher stability of processing, improved wear resistance of tools and better quality of processed surface.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов поверхностным пластическим деформированием и предназначено для отделочной обработки наружных поверхностей вращения выглаживанием для получения необходимой шероховатости и упрочнения поверхностного слоя деталей машин и механизмов, в основном на автоматизированных станках.The invention relates to the processing of metals by surface plastic deformation and is intended for finishing processing of the outer surfaces of rotation by smoothing to obtain the necessary roughness and hardening of the surface layer of machine parts and mechanisms, mainly on automated machines.

Известны устройства для обработки цилиндрических поверхностей деталей алмазным выглаживанием (Шнейдер Ю.Г. Технология финишной обработки давлением: Справочник. - СПб.: Политехника, 1998. - 414 с: ил. 86-88 с.) способом по кинематике аналогичным точению, только вместо резца применяется алмазный выглаживатель, который, пластически деформируя поверхностный слой детали в процессе обработки, выравнивает и упрочняет его.Known devices for treating cylindrical surfaces of parts with diamond smoothing (Schneider Yu.G. Technology for pressure finishing: Reference. - St. Petersburg: Polytechnic, 1998. - 414 s: ill. 86-88 s.) By the kinematics method similar to turning, only instead The cutter uses a diamond smoother, which, plastically deforming the surface layer of the part during processing, evens and hardens it.

В процессе обработки с помощью этого устройства возникает сила, направленная поперек оси изделия и вызывающая деформацию обрабатываемой детали.During processing using this device, a force arises across the product axis and causes deformation of the workpiece.

Известны конструкции приспособлений для выглаживания, которые осуществляют обработку парой выглаживающих инструментов, расположенных соосно друг другу (Авторское свидетельство СССР №500048, кл. В24b 39/00, 1976 г.; Авторское свидетельство СССР №806382, кл. В24b 39/00, 1981 г.). Здесь поперечные усилия от инструментов компенсируют друг друга и не вызывают деформации обрабатываемой детали. Однако из-за наличия погрешностей формы обрабатываемой детали и базирования в процессе обработки будет иметь место неравномерное прижатие инструментов к обрабатываемой поверхности. В результате ухудшается качество обрабатываемой поверхности и существенно возрастает неравномерность износа обрабатываемых инструментов в процессе обработки.Known designs for ironing devices that process a pair of ironing tools arranged coaxially with each other (USSR Author's Certificate No. 500048, class B24b 39/00, 1976; USSR Author's Certificate No. 806382, class B24b 39/00, 1981 .). Here, the transverse forces from the tools cancel each other out and do not cause deformation of the workpiece. However, due to the presence of errors in the shape of the workpiece and its basing during processing, uneven pressing of the tools to the work surface will occur. As a result, the quality of the machined surface deteriorates and the uneven wear of the tools being machined during processing increases significantly.

Известны двухрычажные устройства, снабженные двумя инструментами, в которых каждый из инструментов нагружается отдельной пружиной (Авторское свидетельство СССР №324136, кл. В24b 39/04, 1972 г.). Такие устройства позволяют компенсировать биение и некруглость детали, но при этом также появляется неравномерность нагружения инструментов и их неодинаковый износ.Known double-lever devices equipped with two tools in which each of the tools is loaded with a separate spring (USSR Author's Certificate No. 324136, class B24b 39/04, 1972). Such devices can compensate for the runout and non-circularity of the part, but at the same time, uneven loading of the tools and their uneven wear also appear.

Известны двухрычажные устройства с двумя инструментами, в которых нагружение инструментов осуществляется одной пружиной, расположенной между противоположными инструментам концами рычагов (Авторское свидетельство СССР №445565, кл. В24b 39/04, 1974 г.). Устройства не позволяют быстро, удобно и точно регулировать усилие прижима инструментов к детали. Подвод устройств в рабочее положение производится перемещением всего устройства поперек оси детали, причем для центрирования устройства применяется подпружиненный упор, который соприкасается с деталью в процессе обработки и, следовательно, может ухудшить шероховатость поверхности и создает дополнительные силы трения. Точность центрирования такого устройства невелика. Устройство не позволяет обрабатывать детали, имеющие изменение размера вдоль оси, например пологие конусы и другие фасонные детали, т.к. усилие прижима инструмента не будет постоянным.Known double-lever devices with two tools in which the loading of tools is carried out by a single spring located between the ends of the levers opposite to the tools (USSR Author's Certificate No. 4445565, class B24b 39/04, 1974). The devices do not allow you to quickly, conveniently and accurately adjust the force of pressing the tools to the part. The devices are brought into the working position by moving the entire device across the axis of the part, and a spring-loaded stop is used to center the device, which contacts the part during processing and, therefore, can worsen the surface roughness and create additional friction forces. The centering accuracy of such a device is low. The device does not allow processing parts having a change in size along the axis, for example, gentle cones and other shaped parts, because the clamping force of the tool will not be constant.

Недостатком известных технических решений является то, что в них невозможно предусмотреть возможность установки совпадения оси рабочей части инденторов (расположения их в одной плоскости, перпендикулярной оси изделия). Между тем это необходимо, чтобы следы инденторов представляли собою правильную двухзаходную винтовую линию с равномерным шагом, что обеспечит равномерное распределение шероховатости по длине изделия.A disadvantage of the known technical solutions is that it is impossible to provide for the possibility of setting the coincidence of the axis of the working part of the indenters (their location in one plane perpendicular to the axis of the product). Meanwhile, it is necessary that the traces of the indenters represent a regular two-way helix with a uniform pitch, which will ensure an even distribution of roughness along the length of the product.

Применение всех этих устройств в автоматизированных станках затруднено.The use of all these devices in automated machines is difficult.

Технической задачей, на решение которой направлено устройство, является обеспечение постоянства усилия на инструментах независимо от биения, некруглости и других изменений формы поверхности, возможности удобной и легко контролируемой регулировки усилия, обеспечения возможности точной взаимной установки инструментов и державок в направлении вдоль оси изделия, а также автоматизации процесса подвода-отвода инструментов.The technical task to which the device is aimed is to ensure the constant force on the tools regardless of runout, non-circularity and other changes in the shape of the surface, the possibility of convenient and easily controlled adjustment of the force, to enable accurate mutual installation of tools and holders in the direction along the axis of the product, as well as automation of the process of supply and removal of tools.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что устройство для обработки поверхностно-пластическим деформированием наружных поверхностей, содержащее корпус, два двуплечих рычага, между которыми установлен гидроцилиндр со штоком, державки с инструментами, закрепленные на одних концах двуплечих рычагов, на других концах двуплечих рычагов установлены шарниры, которые соединены соответственно со штоком и корпусом гидроцилиндра, двуплечие рычаги оперты на расположенные в корпусе шарниры, оси которых расположены на расстоянии, равном диаметру обрабатываемого изделия.The specified technical result is ensured by the fact that a device for surface-plastic deformation processing of external surfaces, comprising a body, two two-arm levers, between which a hydraulic cylinder with a rod is mounted, tool holders, mounted on one end of the two-arm levers, hinges are installed on the other ends of the two-arm levers, which are connected respectively to the rod and the cylinder body, the two-arm levers are supported by hinges located in the body, the axes of which are spaced apart, p vnom diameter of the workpiece.

Устройство снабжено направляющими прямолинейного перемещения, которые расположены на державках и концах двуплечих рычагов, державки установлены с возможностью перемещения вдоль оси обрабатываемого изделия и каждая из них имеет по меньшей мере один регулировочным винт и винт для ее закрепления, при этом регулировочный винт может быть выполнен микрометрическим с возможностью для точного отсчета величины перемещения державки.The device is equipped with linear guides that are located on the holders and ends of the two-arm levers, the holders are mounted for movement along the axis of the workpiece and each of them has at least one adjustment screw and a screw for securing it, while the adjustment screw can be micrometric with the ability to accurately read the magnitude of the movement of the holder.

На фиг.1 изображен вид сбоку предлагаемого устройства; на фиг.2 вид спереди (по стрелке А на фиг.1); на фиг.3 - вид сбоку на нижний рычаг устройства; на фиг.4 - разрез Б-Б по инструменту-индентору, державке и регулировочному устройству (по фиг.3).Figure 1 shows a side view of the proposed device; figure 2 is a front view (along arrow A in figure 1); figure 3 is a side view of the lower lever of the device; figure 4 - section BB on the tool indenter, holder and adjusting device (figure 3).

Корпус устройства состоит из двух пластин 1 и 2, соединенных между собой, например, винтами (фиг.1 и 2). Между пластинами 1 и 2 расположены два двуплечих рычага 3 - верхний и нижний. На одном конце рычагов установлены инструментальные державки 4 и закрепленные в них инструменты, например алмазные выглаживающие наконечники-инденторы 5. Каждый рычаг опирается на шарнир 6 в корпусе. Другие концы рычагов снабжены шарнирами 8 и 9. С этими шарнирами соединены соответственно шток и корпус гидроцилиндра 7, выполняющего функции подвода-отвода и прижима инструментов к изделию. Оси шарниров 6 расположены на расстоянии, равном диаметру обрабатываемой детали, симметрично относительно ее оси и рабочих поверхностей инструментов.The housing of the device consists of two plates 1 and 2, interconnected, for example, by screws (Figs. 1 and 2). Between the plates 1 and 2 are two two-arm levers 3 - the upper and lower. At one end of the levers there are tool holders 4 and tools fixed therein, for example, diamond smoothing tips-indenters 5. Each lever is supported by a hinge 6 in the housing. Other ends of the levers are equipped with hinges 8 and 9. With these hinges are connected, respectively, the rod and the housing of the hydraulic cylinder 7, which performs the functions of the approach-retraction and clamping of tools to the product. The axis of the hinges 6 are located at a distance equal to the diameter of the workpiece, symmetrically about its axis and the working surfaces of the tools.

Для обеспечения возможности осуществлять отвод инструмента на заданную величину f ход гидроцилиндра l выбирается из соотношенияTo enable the tool to retract by a predetermined value f, the stroke of the hydraulic cylinder l is selected from the relation

На конце рычага 3, несущем инструмент, выполнена направляющая прямолинейного движения, например, типа ласточкина хвоста или, как показано на фиг.3, прямоугольный паз «В». В этом пазу размещен хвостовик инструментальной державки 4 с возможностью перемещения вдоль оси изделия. Инструмент (индентор) 5 закреплен в державке винтом 10. С торцов паз В закрыт двумя планками 11, закрепляемыми на рычаге 3 винтами 12. В планки 11 ввернуты регулировочные винты 13. Можно использовать всего один регулировочный винт, но тогда нужно закрепить его головку от перемещения в планке 11 и ввернуть в отверстие, выполненное в державке 4. При необходимости точного отсчета перемещения державки 4 регулировочный винт может быть выполнен микрометрическим. Инструментальная державка 4 закреплена на рычаге 3 с помощью винта 14.At the end of the lever 3 carrying the tool, a linear motion guide is made, for example, such as a dovetail or, as shown in FIG. 3, a rectangular groove “B”. In this groove is placed the shank of the tool holder 4 with the possibility of movement along the axis of the product. The tool (indenter) 5 is fixed in the holder by a screw 10. From the ends, the groove B is closed by two straps 11, fastened to the lever 3 by screws 12. The adjustment screws 13 are screwed into the straps 11. You can use only one adjustment screw, but then you need to fix its head against movement in the bar 11 and screw into the hole made in the holder 4. If necessary, an exact reference to the movement of the holder 4, the adjusting screw can be made micrometric. The tool holder 4 is mounted on the lever 3 using the screw 14.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Корпус устройства устанавливают на рабочем органе, предназначенном для осуществления перемещения вдоль оси изделия. Затем выставляют устройство таким образом, чтобы общая ось рабочих поверхностей инструментов 5 в сведенном положении пересекала ось изделия. Закрепляют корпус устройства в этом положении. Отпускают винты 14, крепящие державки 4, и, манипулируя регулировочными винтами 13, смещают державки вдоль оси изделия, добиваясь совпадения осей рабочих поверхностей инструментов. Таким же образом можно осуществлять тонкую регулировку исходного положения инструментов для обработки. Затем с помощью винтов 14 вновь закрепляют державки. Регулируя давление в той части гидравлической системы станка, к которой подключен гидроцилиндр 7, устанавливают требуемую величину усилия прижима инструментов к поверхности изделия. После команды на начало цикла изделию сообщается вращение, в гидроцилиндр подается рабочая жидкость и рычаги сводятся, опирая инструменты на обрабатываемую поверхность. Благодаря размещению осей шарниров 6 на расстоянии, равном диаметру обрабатываемой детали, симметрично относительно ее оси и рабочих поверхностей инструментов, усилия прижима передаются на изделие строго нормально к поверхности. Затем включается перемещение устройства вдоль оси изделия и производится обработка.The body of the device is installed on a working body, designed to carry out movement along the axis of the product. Then put the device so that the common axis of the working surfaces of the tools 5 in the reduced position crossed the axis of the product. Fix the device case in this position. Release the screws 14 securing the toolholders 4, and, manipulating the adjusting screws 13, shift the toolholders along the axis of the product, ensuring that the axes of the working surfaces of the tools coincide. In the same way, you can fine-tune the initial position of the tools for processing. Then, with the help of screws 14, the holders are again fixed. By adjusting the pressure in that part of the hydraulic system of the machine to which the hydraulic cylinder 7 is connected, the required amount of pressure of the tools to the surface of the product is set. After the command to start the cycle, the product is informed of the rotation, the working fluid is fed into the hydraulic cylinder and the levers are reduced, resting the tools on the surface to be treated. Due to the placement of the hinge axes 6 at a distance equal to the diameter of the workpiece, symmetrically about its axis and the working surfaces of the tools, the clamping forces are transmitted to the product strictly normal to the surface. Then the movement of the device along the axis of the product is turned on and processing is performed.

Если обрабатываемая поверхность изделия имеет биение (или это биение связано с погрешностями приспособления, закрепляющего деталь), то инструменты с рычагами смещаются относительно оси вращения, одновременно при этом смещается и поршень внутри гидроцилиндра. Это, однако, не приводит к изменениям усилий на инструментах, поскольку эти усилия определяются не положением рычагов, а величиной давления в рабочей полости гидроцилиндра. Поэтому предлагаемое устройство позволяет обрабатывать не только поверхности прямых круговых цилиндров, но и детали со значительной некруглостью, а также конусы, например, обработать одновременно с шейкой вала под уплотнение заходные фаски перед нею. По окончании обработки система управления станка (или сам оператор) дает команду на отвод рычагов и возврат устройства в исходное положение. Гидроцилиндр 7 разводит рычаги 3 и изделие может быть снято.If the treated surface of the product has a run-out (or this run-out is associated with the errors of the fixture securing the part), then the tools with levers are displaced relative to the axis of rotation, while the piston inside the hydraulic cylinder is also displaced. However, this does not lead to changes in the forces on the tools, since these forces are determined not by the position of the levers, but by the pressure in the working cavity of the hydraulic cylinder. Therefore, the proposed device allows you to process not only the surfaces of straight circular cylinders, but also parts with significant non-circularity, as well as cones, for example, to process the chamfers in front of it simultaneously with the neck of the shaft under the seal. At the end of processing, the machine control system (or the operator himself) gives a command to release the levers and return the device to its original position. The hydraulic cylinder 7 spreads the levers 3 and the product can be removed.

Таким образом, гидроцилиндр 7 выполняет в устройстве две функции: подвод-отвод инструмента (холостой ход), а также создание рабочего усилия и поддержание его постоянным независимо от биения и колебаний размеров обрабатываемой поверхности.Thus, the hydraulic cylinder 7 performs two functions in the device: the supply and removal of the tool (idle), as well as the creation of a working force and maintaining it constant regardless of the runout and size fluctuations of the treated surface.

Применение данного устройства позволяет значительно повысить стабильность процесса обработки поверхностным пластическим деформированием, увеличить стойкость инструментов и улучшить качество обрабатываемой поверхности, обрабатывать детали со значительным биением и некруглостью поверхности, а также фасонные поверхности и конусы.The use of this device can significantly increase the stability of the process of surface plastic deformation, increase the resistance of tools and improve the quality of the processed surface, process parts with significant runout and non-circular surface, as well as shaped surfaces and cones.

Claims

1. Device for processing surface-plastic deformation of external surfaces, comprising a housing, two two-arm levers, between which a hydraulic cylinder with a rod is mounted, tool holders attached to one end of the two-arm levers, hinges are installed at the other ends of the two-arm levers, which are connected respectively to the rod and a hydraulic cylinder housing, characterized in that it is provided with hinges located in the housing on which the two-arm levers and the axes of which are located at a distance equal to Ameter of the workpiece.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with linear guides that are located on the holders and the ends of the two-arm levers, the holders are mounted to move along the axis of the workpiece, and each of them has at least one adjusting screw and screw to secure it.

3. The device according to claim 2, characterized in that the adjusting screw is made micrometric for accurate reading of the magnitude of the movement of the holder.