RU2452608C1 - Device for bore flaring with continuous ball rolling - Google Patents
Device for bore flaring with continuous ball rolling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452608C1 RU2452608C1 RU2010146858/02A RU2010146858A RU2452608C1 RU 2452608 C1 RU2452608 C1 RU 2452608C1 RU 2010146858/02 A RU2010146858/02 A RU 2010146858/02A RU 2010146858 A RU2010146858 A RU 2010146858A RU 2452608 C1 RU2452608 C1 RU 2452608C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- balls
- channel
- rolling
- mandrel
- tool
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Turning (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для отделочно-упрочняющей обработки отверстий деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием - раскатыванием.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods and devices for finishing and hardening processing of holes of parts from steels and alloys by surface plastic deformation - rolling.
Известен способ и устройство для чистовой и упрочняющей обработки точно изготовленных на предварительных операциях отверстий деталей раскатыванием многоэлементным жестким инструментом с установленными на заданный размер свободными роликами или шариками [1].A known method and device for finishing and hardening machining precisely made in preliminary operations of the holes of the parts by rolling with a multi-element rigid tool with free rollers or balls set to a predetermined size [1].
Известный способ и реализующее его устройство отличаются ограниченными возможностями, низкой стойкостью, недостаточной глубиной упрочненного слоя и недостаточной степенью упрочнения обрабатываемой поверхности, при этом пластическая деформация поверхностного слоя оказывается неравномерной из-за погрешности предшествующей обработки.The known method and its implementing device are characterized by limited capabilities, low resistance, insufficient depth of the hardened layer and insufficient degree of hardening of the treated surface, while the plastic deformation of the surface layer is uneven due to the error of the previous processing.
Задача изобретения - расширение технологических возможностей, снижение себестоимости обработки за счет повышения стойкости инструмента для раскатывания, повышение производительности, точности и качества обработки путем использования большого количества деформирующих элементов - шариков с их непрерывным качением за счет возврата и циркуляции, обеспечивающие равномерность движения, высокий КПД и удобство в эксплуатации, кроме того, обеспечение большой глубины упрочненного слоя, высокой степени упрочнения обрабатываемой поверхности и равномерной пластической деформации поверхностного слоя.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities, reducing the cost of processing by increasing the resistance of the tool for rolling, increasing productivity, accuracy and quality of processing by using a large number of deforming elements - balls with their continuous rolling due to return and circulation, ensuring uniform motion, high efficiency and ease of use, in addition, providing a large depth of the hardened layer, a high degree of hardening of the treated surface and uniform plastic deformation of the surface layer.
Поставленная задача решается предлагаемым способом раскатывания отверстий, включающим сообщение заготовке возвратно-вращающегося движения, а инструменту, содержащему оправку с деформирующими элементами в виде шариков, расположенных в канавке и удерживаемых от выпадения планками, сообщение возвратно-поступающей продольной подачи, причем деформирующим элементам дополнительно сообщается продольная и поперечная подачи за счет того, что канавка выполнена винтовой, начало и конец которой соединены каналом, служащим для возврата и циркуляции шариков, при этом канал имеет две изогнутые радиальные ветви, изготовленные из трубок, и продольную ветвь, расположенную в центре на осевой линии оправки и выполненную в виде центрального отверстия, кроме того, для беспрепятственного прохождения шариков внутренний диаметр канала dк определяется по формуле:The problem is solved by the proposed method of rolling holes, including a message to the workpiece of the reciprocating movement, and to the tool containing the mandrel with deforming elements in the form of balls located in the groove and kept from falling out by strips, a message of the reciprocating longitudinal feed, and the deforming elements are additionally informed longitudinal and transverse feed due to the fact that the groove is made screw, the beginning and end of which are connected by a channel that serves to return and circulate yatsii beads, wherein the channel has two curved radial branches, made from tubes, and a longitudinal branch disposed in a central axial mandrel line and formed as a central hole in addition to the smooth passage of balls internal channel diameter d k is determined by the formula:
dк=1,41·d·n·[1/(1+f2)]1/2, мм;d to = 1,41 · d · n · [1 / (1 + f 2 )] 1/2 , mm;
где dк - внутренний диаметр канала, мм; d - диаметр деформирующего элемента - шарика, мм; n - коэффициента надежности, равный 0,9…0,95; f - коэффициент трения, равный 0,3…0,45;where d to - the inner diameter of the channel, mm; d is the diameter of the deforming element - the ball, mm; n is the reliability coefficient equal to 0.9 ... 0.95; f is the coefficient of friction equal to 0.3 ... 0.45;
при этом радиус RMIN изогнутых радиальных ветвей возвратного канала должен быть не менее значения, определяемого по формуле:the radius R MIN of the curved radial branches of the return channel must be not less than the value determined by the formula:
RMIN>0,125(d2-4d), мм;R MIN > 0.125 (d 2 -4d), mm;
где RMIN - радиус изогнутых радиальных ветвей возвратного канала, мм.where R MIN is the radius of the curved radial branches of the return channel, mm
Особенности способа и инструмента для раскатывания поясняются чертежами.Features of the method and tool for rolling are illustrated by drawings.
На фиг.1 показана схема обработки отверстия поверхностным пластическим деформированием - раскатыванием предлагаемым способом с использованием разработанного инструмента, общий вид с частичным продольным разрезом; на фиг.2 - общий вид инструмента сверху, вид по А на фиг.1; на фиг.3 - общий вид инструмента слева, вид по Б, частичный поперечный разрез; на фиг.4 - продольный разрез по В-В на фиг.2, условно показано сечение радиальных ветвей вдоль осевых линий изогнутых трубок; на фиг.5 - поперечный ступенчатый разрез по Г-Г на фиг.4; на фиг.6 - поперечный ступенчатый разрез по Д-Д на фиг.4.Figure 1 shows a diagram of the processing of holes by surface plastic deformation - rolling by the proposed method using the developed tool, general view with a partial longitudinal section; figure 2 is a General view of the tool from above, a view along A in figure 1; figure 3 is a General view of the tool on the left, view along B, a partial cross section; figure 4 is a longitudinal section along BB in figure 2, conventionally shows a section of radial branches along the axial lines of curved tubes; figure 5 is a transverse stepped section along G-D in figure 4; figure 6 is a transverse stepped section along DD in figure 4.
Предлагаемый способ и конструкция инструмента предназначены для чистовой обработки отверстия заготовки поверхностным пластическим деформированием (ППД) - раскатыванием множеством деформирующих элементов - шариков, которые катятся по впадине канавки инструмента и контактируют с обрабатываемой поверхностью заготовки, перемещаясь в направлении канала возврата и циркуляции, при вращении заготовки со скоростью VЗ и перемещении инструмента с продольной подачей SПР.The proposed method and tool design are intended for finishing machining a workpiece hole by surface plastic deformation (PPD) - rolling out a lot of deforming elements - balls that roll along the groove of the tool and contact the workpiece surface being machined, moving in the direction of the return and circulation channel when the workpiece rotates with speed V З and moving the tool with a longitudinal feed S PR .
Инструмент, реализующий предлагаемый способ, предназначен для раскатывания отверстий и относится к многоэлементным жестким инструментам с установленными на заданный размер свободными деформирующими элементами. Он содержит рабочую часть - оправку 1 с деформирующими элементами в виде шариков 2 и хвостовую часть 3, например конус Морзе, для крепления инструмента в механизме привода продольной подачи (не показан).A tool that implements the proposed method is designed for rolling holes and refers to multi-element rigid tools with free deforming elements set to a predetermined size. It contains a working part — a
Деформирующие элементы - шарики расположены в винтовой канавке 4 оправки и удерживаются от выпадения планками 5, закрепленными к наружной поверхности оправки винтами 6. Если считать начало канавки от левого торца (согласно фиг.1, 2, 4) оправки, которым она входит в обрабатываемое отверстие, при вращении заготовки по часовой стрелки, то шарики, перекатываясь в канавке, будут перемещаться в продольном направлении слева направо, так как канавка выполнена винтовой. Тогда концом канавки будет считаться часть канавки, расположенная у хвостовой части инструмента.Deforming elements - balls are located in the
Начало и конец винтовой канавки, по которой при обработке катятся шарики, соединены каналом, служащим для возврата и циркуляции шариков. Канал возврата и циркуляции шариков имеет две изогнутые радиальные ветви, изготовленные из трубок 7, 8, и продольную ветвь, расположенную в центре на осевой линии оправки и выполненную в виде центрального отверстия 9. Для установки изогнутой трубки 7 со стороны левого торца (согласно фиг.4) в оправке расточено центральное ступенчатое отверстие 10 и поперечное отверстие 11. Неподвижная установка и закрепление трубки 7 в отверстиях оправки осуществлены, например, с помощью клея, а может также чеканкой, пайкой и другими известными способами. Центральное отверстие оправки со стороны левого торца закрыто резьбовой пробкой 12.The beginning and end of the helical groove, along which the balls roll during processing, are connected by a channel that serves to return and circulate the balls. The ball return and circulation channel has two curved radial branches made of
Для установки изогнутой трубки 8 со стороны правого торца (согласно фиг.4) в оправке расточено центральное ступенчатое отверстие 13 и поперечное отверстие 14. Неподвижная установка и закрепление трубки 8 в отверстиях 13 и 14 оправки осуществлены аналогично установке трубки 7.To install the
Крайняя правая ступень центрального отверстия 13 оправки выполнена резьбовой и используется для соединения с помощью резьбовой шейки 15 с хвостовой частью 3. Продольная ветвь 9 канала возврата и циркуляции, расположенная в центре на осевой линии оправки, выполнена сверлением и развертыванием и изготовлена соосно центральным ступенчатым отверстиям 10 и 13.The rightmost step of the
Для беспрепятственного прохождения шариков по каналу возврата и циркуляции его внутренний диаметр dк должен быть выполнен большим диметра d деформирующего элемента - шарика на величину зазора, зависящую от коэффициентов трения и надежности [2].For unobstructed passage of the balls along the return and circulation channel, its inner diameter d k must be made larger than the diameter d of the deforming element - the ball by the amount of the gap, which depends on the friction and reliability coefficients [2].
Внутренний диаметр dк канала определяется по формуле:The inner diameter d to the channel is determined by the formula:
dк=1,41·d·n[1/(1+f2)]1/2, мм;d to = 1,41 · d · n [1 / (1 + f 2 )] 1/2 , mm;
где dк - внутренний диаметр канала, мм; d - диаметр деформирующего элемента - шарика, мм; n - коэффициента надежности, равный 0,9…0,95; f - коэффициент трения, равный 0,3…0,45.where d to - the inner diameter of the channel, mm; d is the diameter of the deforming element - the ball, mm; n is the reliability coefficient equal to 0.9 ... 0.95; f is the coefficient of friction equal to 0.3 ... 0.45.
Надежная работа инструмента, особенно в части возврата шариков после их прохождения по винтовой канавки и попадания в канал возврата и циркуляции, зависит от радиуса R изгиба радиальных ветвей, изготовленных из трубок (см. фиг.4, 5, 6). Радиус R изгиба изогнутых радиальных ветвей возвратного канала должен быть не менее значения, определяемого по формуле:Reliable operation of the tool, especially in terms of returning the balls after passing through the helical groove and falling into the return and circulation channel, depends on the radius R of the bend of the radial branches made of tubes (see Figs. 4, 5, 6). The bending radius R of the curved radial branches of the return channel must be not less than the value determined by the formula:
RMIN>0,125(d2-4d), мм,R MIN > 0.125 (d 2 -4d), mm,
где RMIN - минимально допустимый радиус изогнутых радиальных ветвей возвратного канала, мм [2].where R MIN is the minimum allowable radius of the curved radial branches of the return channel, mm [2].
Избежать заклинивания шариков при движении их по винтовой канавке можно известными способами и устройствами, например опорой на вставки из фторопласта (не показаны), которые могут быть проложены по днищу винтовой канавки [1] с.391, рис.10.Avoid jamming of the balls when moving them along the helical groove can be by known methods and devices, for example by supporting on fluoroplastic inserts (not shown), which can be laid along the bottom of the helical groove [1] p. 391, Fig. 10.
Отличительной особенностью предлагаемого способа и инструмента для раскатывания является то, что деформирующие элементы установлены в винтовой канавке, образующей несколько витков на наружной поверхности оправки. Расположение деформирующих элементов в винтовой канавке и движение их в ней позволяет расширить технологические возможности процесса ППД и совместить раскатывание с выглаживанием [1], с.410…412. Винтовая канавка изменяет направление и траекторию движения шариков, добавляя к продольному перемещению деформирующих элементов со скоростью подачи SПР, осуществляемому с помощью оправки, дополнительное продольное перемещение за счет винтовой канавки. В процессе дополнительного выглаживания при определенном усилии происходит пластическая деформация поверхностного слоя, в результате чего сминаются микронеровности и изменяются физико-механические свойства поверхностного слоя.A distinctive feature of the proposed method and tool for rolling is that the deforming elements are installed in a helical groove forming several turns on the outer surface of the mandrel. The location of the deforming elements in the screw groove and their movement in it allows you to expand the technological capabilities of the PPD process and combine rolling with smoothing [1], p.410 ... 412. The helical groove changes the direction and trajectory of the balls, adding to the longitudinal movement of the deforming elements with a feed rate S PR carried out using a mandrel, additional longitudinal movement due to the helical groove. In the process of additional smoothing with a certain effort, plastic deformation of the surface layer occurs, as a result of which microroughnesses are crushed and the physical and mechanical properties of the surface layer are changed.
Другой отличительной особенностью предлагаемого способа и инструмента является возможность раскатывания без продольной подачи SПР оправки, при этом продольная подача деформирующих элементов осуществляется за счет их затягивания вращающейся заготовкой вдоль винтовой направляющей канавки. Траектории следов деформирующих элементов на обработанной поверхности будут располагаться под углом относительно продольной оси, равным углу наклона винтовой канавки.Another distinctive feature of the proposed method and tool is the ability to roll without a longitudinal feed S PR mandrel, while the longitudinal supply of deforming elements is carried out by pulling them with a rotating billet along the helical guide groove. The trajectories of traces of deforming elements on the machined surface will be located at an angle relative to the longitudinal axis equal to the angle of inclination of the helical groove.
Третьей отличительной особенностью предлагаемого способа и инструмента для раскатывания является то, что деформирующие элементы, отработав и пройдя винтовую канавку от начала до конца, возвращаются по каналу возврата и циркуляции к началу винтовой канавки оправки.The third distinctive feature of the proposed method and tool for rolling is that the deforming elements, having worked and passing the helical groove from the beginning to the end, return along the return and circulation channel to the beginning of the helical groove of the mandrel.
Также отличительной особенностью инструмента, реализующего предлагаемый способ, является отсутствие сепаратора, позволяющее компактно расположить и увеличить количество деформирующих элементов.Also a distinctive feature of the tool that implements the proposed method is the absence of a separator, which allows compactly position and increase the number of deforming elements.
Предлагаемый способ и инструмент работают следующим образом.The proposed method and tool work as follows.
Количество витков канавки с деформирующими элементами - шариками на наружной поверхности раскатывающей оправки зависит от размеров обрабатываемого отверстия, требуемой производительности и качества, конкретных условий обработки и технических требований к обрабатываемой поверхности и др. факторов. Направление витков канавки возможно как правое, так и левое. В одном случае необходимо предотвращать самозатягивание, в другом осуществлять силовую продольную подачу.The number of turns of the groove with deforming elements - balls on the outer surface of the rolling mandrel depends on the size of the hole to be machined, the required performance and quality, the specific processing conditions and technical requirements for the surface being machined, and other factors. The direction of the turns of the groove is possible both right and left. In one case, it is necessary to prevent self-tightening, in the other to carry out a longitudinal force feed.
Применительно к обработке на токарном станке заготовке сообщают возвратно-вращательное движение VЗ, а раскатывающему инструменту сообщают возвратно-поступательную продольную подачу SПР.With respect to machining on a lathe, the workpiece is informed of a reciprocating movement V 3 , and the rolling tool is informed of a reciprocating longitudinal feed S PR .
Как только инструмент для раскатывания введен в отверстие заготовки, деформирующие элементы - шарики увлекаются вращающейся заготовкой и катятся по наружной винтовой канавке, например, от начала к ее концу. При этом часть деформирующих элементов, находящихся во внутреннем возвратном канале, будут перемещаться в обратном направлении от конца к началу винтовой канавки. Это перемещение в обратном направлении будет осуществляться за счет того, что к концу винтовой канавки будут поступать все новые отработанные шарики и оказывать давление на шарики, находящиеся во внутреннем возвратном канале, при этом место в начале винтовой канавки будет освобождаться укатившимися по винтовой канавке шариками и заполнится шариками, выдавленными из внутреннего возвратного канала.As soon as the rolling tool is inserted into the hole of the workpiece, the deforming elements - balls are carried away by the rotating workpiece and roll along the outer helical groove, for example, from the beginning to its end. In this case, part of the deforming elements located in the internal return channel will move in the opposite direction from the end to the beginning of the helical groove. This movement in the opposite direction will be due to the fact that at the end of the screw groove all new used balls will come in and put pressure on the balls located in the internal return channel, while the place at the beginning of the screw groove will be freed up by the balls rolling around the screw groove and filled balls extruded from the internal return channel.
Такая кинематика движения шариков используется в конструкции передачи винт-гайка качения [3], а также в приспособлениях при автоматизации процесса калибрования для возврата шариков [1], с.410, рис.29.Such kinematics of the movement of the balls is used in the design of the screw-nut rolling gear [3], as well as in devices for automating the calibration process for returning the balls [1], p.410, Fig. 29.
В результате такого непрерывного качения шариков происходит интенсивное воздействие деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность, которое существенно улучшает качество обработанной поверхности и повышает в несколько раз производительность.As a result of such continuous rolling of the balls, an intense action of deforming elements on the surface to be treated occurs, which significantly improves the quality of the processed surface and increases productivity several times.
Повышение качества обработки происходит за счет обеспечения плавного изменения продольной подачи SПР инструмента относительно обрабатываемой поверхности, а также за счет введения выхаживания при SПР=0 продольной подачи инструмента для раскатывания, равной нулю, в конце обработки. При отключении продольной подачи (SПР=0) шарики не останавливаются в своем продольном перемещении, а продолжают перемещаться по винтовой канавке оправки как в поперечном, так и в продольном направлениях. Продольная подача шариков при продольной подачи оправки, равной нулю, носит название - продольная подача самозатягиванием - SС.Improving the quality of processing occurs by ensuring a smooth change in the longitudinal feed S PR tool relative to the machined surface, as well as through the introduction of nursing at S PR = 0 longitudinal feed tool for rolling, equal to zero, at the end of processing. When the longitudinal feed is turned off (S PR = 0), the balls do not stop in their longitudinal movement, but continue to move along the helical groove of the mandrel both in the transverse and in the longitudinal directions. Traverse beads at the longitudinal feeding mandrels equal to zero, is called - traverse samozatyagivaniem - S C.
Таким образом, с одной установки непрерывно и последовательно осуществляются размерная обработка при SПР>0 и доводка поверхности отверстия при SПР=0 за счет действия самозатягивающей подачи SC.Thus, from one installation, dimensional processing is continuously and sequentially performed at S PR > 0 and refinement of the hole surface at S PR = 0 due to the action of the self-tightening feed S C.
В результате раскатки предлагаемым способом шероховатость поверхности деталей из стали, чугуна и цветных металлов снижается. Перед раскатыванием таким способом отверстия обрабатывают тонким растачиванием или развертыванием с допуском на диаметры 0,01 мм и параметром шероховатости поверхности Ra≤8 мкм. Припуск на обработку не должен превышать 0,02…0,03 мм на диаметр [1], с.383…397.As a result of rolling the proposed method, the surface roughness of parts made of steel, cast iron and non-ferrous metals is reduced. Before rolling in this way, the holes are treated with thin boring or deployment with a tolerance of diameters of 0.01 mm and a surface roughness parameter of Ra≤8 μm. The allowance for processing should not exceed 0.02 ... 0.03 mm per diameter [1], p.383 ... 397.
При изготовлении инструмента, реализующего предлагаемый способ, его детали обрабатывают с точностью по 6-му квалитету и параметром шероховатости поверхности Ra=0,2…0,4 мкм. Радиальное биение собранного инструмента по шарикам при проверке на центрах не должно превышать 8…10 мкм. Рабочие поверхности оправки, хвостовика и шариков закаливают до твердости HRC 62…64.In the manufacture of a tool that implements the proposed method, its parts are processed with an accuracy of 6th quality and surface roughness parameter Ra = 0.2 ... 0.4 μm. The radial runout of the assembled tool on the balls when checking at the centers should not exceed 8 ... 10 microns. The working surfaces of the mandrel, shank and balls are hardened to a hardness of HRC 62 ... 64.
Изменение размеров поверхности при раскатывании связано со смятием микронеровностей и пластической объемной деформацией заготовки. Таким образом, точность обработанной заготовки будет зависеть от ее конструкции и конструкции инструмента, режимов обработки, а также от точности размеров, формы и качества поверхности заготовки, полученных при обработке на предшествующем переходе.The change in surface size during rolling is associated with crushing microroughness and plastic bulk deformation of the workpiece. Thus, the accuracy of the processed workpiece will depend on its design and tool design, processing conditions, as well as on the accuracy of the dimensions, shape and surface quality of the workpiece obtained during processing at the previous transition.
При обработке предлагаемым способом жестких заготовок изменение их размеров вызвано уменьшением микронеровностей на поверхностях. Величина изменения размера зависит от состояния исходной поверхности. При этом точность размеров существенно не меняется. Процесс обработки разработанным способом характеризуется небольшими натягами и поэтому также сопровождается незначительными изменениями размеров. При раскатывании тонкостенных заготовок точность их размеров можно повысить на 10…20%, а отклонение формы при этом составит 10…30 мкм.When processing the proposed method of hard workpieces, a change in their size is caused by a decrease in microroughnesses on the surfaces. The size change depends on the state of the original surface. Moreover, the dimensional accuracy does not change significantly. The processing process by the developed method is characterized by small tightnesses and therefore is also accompanied by minor dimensional changes. When rolling thin-walled workpieces, the accuracy of their sizes can be increased by 10 ... 20%, and the deviation of the shape will be 10 ... 30 microns.
При смене продольной подачи инструмента для раскатывания «справа налево» на обратную «слева направо» (согласно фиг.1) на обработанной поверхности формируется износостойкий регулярный микрорельеф с перекрестным направлением рисок и неровностями малой и однородной высоты, что способствует лучшему удерживанию смазки обработанной поверхностью и, следовательно, увеличит износостойкость деталей машин.When changing the longitudinal feed of the tool for rolling “from right to left” to the reverse “from left to right” (according to Fig. 1), a wear-resistant regular microrelief with cross-direction of patterns and unevenness of small and uniform height is formed on the treated surface, which contributes to better retention of the lubricant by the treated surface and, therefore, increase the wear resistance of machine parts.
Неблагоприятные условия обработки заготовки вблизи торцов приводят к увеличенной пластической деформации заготовки на участках длиной 3…15 мм. При высоких требованиях к точности следует проводить обработку с малыми усилиями, устанавливать предохранительные шайбы и т.п.Adverse conditions for processing the workpiece near the ends lead to increased plastic deformation of the workpiece in areas of
Наиболее целесообразно предлагаемым способом обрабатывать исходные поверхности 7…11-го квалитетов, используя инструмент жесткого копирующего типа.It is most advisable by the proposed method to process the initial surface of the 7 ... 11th qualifications using a hard copy type tool.
При ППД раскатыванием предлагаемым способом практически достигаются параметры шероховатости обрабатываемой поверхности 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 инструмента и деформирующих элементов и т.д.When PPD rolling by the proposed method, the roughness parameters of the machined surface 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 tool and deforming elements, etc.
Раскатывание следует проводить так, чтобы заданные результаты достигались за один проход.Rolling should be carried out so that the desired results are achieved in one pass.
Скорость не оказывает заметного влияния на результаты обработки и выбирается с учетом требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость составляет 30…150 м/мин.The speed does not significantly affect the processing results and is selected taking into account the required performance, design features of the workpiece and equipment. Typically, the speed is 30 ... 150 m / min.
Значение усилия раскатывания выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие PN(Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле:The value of the rolling force is selected depending on the purpose of the processing. The optimal force P N (N) corresponding to the maximum endurance limit is determined by the formula:
PN=10(50+d2/6)H,P N = 10 (50 + d 2/6) H,
где d - диаметр раскатываемого отверстия заготовки, мм.where d is the diameter of the rolled holes of the workpiece, mm
Для многоэлементного инструмента, каковым является рассматриваемый инструмент, принимают подачу SПР=0,1…3,0 мм/об [1]. Оптимальная подача SПРШ деформирующего элемента - шарика не должна превышать SПРШ=0,01…0,05 мм на один оборот заготовки. Подачу инструмента на один оборот заготовки определяют по формуле SПР=kSПРШ; где k - число деформирующих элементов.For a multi-tool, which is the tool in question, take the feed S PR = 0.1 ... 3.0 mm / rev [1]. The optimal supply of S CRP of the deforming element - the ball should not exceed S CRP = 0.01 ... 0.05 mm per revolution of the workpiece. The supply of the tool for one revolution of the workpiece is determined by the formula S PR = kS PRS ; where k is the number of deforming elements.
Смазывающе-охлаждающей жидкостью при раскатывании предлагаемым способом служат: машинное масло, смесь машинного масла с керосином (по 50%), сульфофрезол (5%-ная эмульсия). Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.Lubricating and cooling fluid during rolling by the proposed method are: engine oil, a mixture of engine oil with kerosene (50% each), sulfofresol (5% emulsion). Cast iron processing is recommended without cooling.
В качестве примера проводилась обработка отверстия гидроцилиндра на токарно-винторезном станке мод. 16К20Т1 с ЧПУ, оснащенным конструкцией раскатывающего инструмента с деформирующими элементами в виде шариков в количестве 42 шт., в том числе в винтовой канавке 32 шт.As an example, machining of a bore of a hydraulic cylinder was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20T1 with CNC equipped with the design of a rolling tool with deforming elements in the form of balls in the amount of 42 pcs., Including 32 pcs. In the screw groove.
Материал обрабатываемой заготовки - отливки гидроцилиндра - специальный чугун, имеющий химический состав (в %): С - 3,2…3,4; Si - 2,0…2,3; Mn - 0,5…0,8; Cr - 0,25…0,40; Ni - 0,10…0,25; P≤0,20; S≤0,15; Fe - остальное. Механические свойства чугуна: 170…241 НВ; σв>206 Н/мм2; σиз=432 Н/мм2. Диаметр обрабатываемого отверстия ⌀ 99,56…⌀ 99,50 мм; шероховатость - Ra=0,32 мкм.The material of the workpiece - castings of the hydraulic cylinder - special cast iron having a chemical composition (in%): C - 3.2 ... 3.4; Si - 2.0 ... 2.3; Mn - 0.5 ... 0.8; Cr - 0.25 ... 0.40; Ni - 0.10 ... 0.25; P≤0.20; S 0 0.15; Fe is the rest. Mechanical properties of cast iron: 170 ... 241 HB; σ in > 206 N / mm 2 ; σ out = 432 N / mm 2 . Diameter of the machined hole ⌀ 99.56 ... ⌀ 99.50 mm; roughness - R a = 0.32 μm.
Режимы раскатывания: VИ=19 м/мин; подачу на один оборот заготовки определяли по формуле SПР=kSПРШ=32·0,05=1,6 мм/об.Rolling modes: V И = 19 m / min; the feed for one revolution of the workpiece was determined by the formula S PR = kS PRSh = 32 · 0.05 = 1.6 mm / rev.
Значения технологических факторов выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность поверхностного пластического деформирования элементарной площадки обрабатываемой поверхности в диапазоне 6…10. Дальнейшее увеличение кратности деформирования не значительно влияет на эффективность обработки.The values of technological factors were chosen in such a way as to ensure the multiplicity of surface plastic deformation of the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the strain rate does not significantly affect the processing efficiency.
Предлагаемый способ для раскатывания позволил повысить производительность в 1,5…2 раза, исключить операцию получистовой обработки благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1…2 класса. Использование большого количества деформирующих элементов - шариков с их непрерывным качением за счет возврата и циркуляции в сочетании с винтовым расположением канавки, в которой расположены деформирующие элементы, и эффекта самозатягивания облегчает деформацию микронеровностей обрабатываемой поверхности. Предлагаемый способ для раскатывания обеспечивает низкую себестоимость изготовления заготовок благодаря простоте конструкции инструмента. Предлагаемый способ позволяет повысить режимы и производительность обработки в несколько раз без ухудшения качества обработанной поверхности. Кроме того, в таких условиях стойкость инструмента возрастает в два и более раз по сравнению со стойкостью при традиционном раскатывании, облегчается деформация микронеровностей, уменьшается расход энергии на деформирование и трение. Предлагаемый способ целесообразно и эффективно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых материалов и сплавов.The proposed method for rolling allowed to increase productivity by 1.5 ... 2 times, to exclude the operation of semi-finishing due to the improvement of surface roughness by 1 ... 2 classes. The use of a large number of deforming elements - balls with their continuous rolling due to return and circulation in combination with the screw arrangement of the groove in which the deforming elements are located and the self-tightening effect facilitates the deformation of microroughnesses of the treated surface. The proposed method for rolling provides a low cost of manufacturing blanks due to the simplicity of the design of the tool. The proposed method allows to increase the modes and productivity of processing several times without compromising the quality of the processed surface. In addition, under such conditions, the tool life increases two or more times compared with the resistance during traditional rolling, the deformation of microroughnesses is facilitated, and the energy consumption for deformation and friction is reduced. The proposed method is expedient and efficient to use when processing workpieces of low rigidity from hard-to-work materials and alloys.
Предлагаемый способ расширяет технологические возможности, снижает себестоимость изготовления заготовок благодаря повышению стойкости инструмента, повышает производительность, точность и качество обработки путем использования большого количества деформирующих элементов - шариков с их непрерывным качением за счет возврата и циркуляции, обеспечивает равномерность движения, высокий КПД и удобство в эксплуатации, а также большую глубину упрочненного слоя, достаточно высокую степень упрочнения обрабатываемой поверхности и равномерную пластическую деформацию поверхностного слоя.The proposed method extends technological capabilities, reduces the cost of manufacturing blanks by increasing tool life, improves productivity, accuracy and quality of processing by using a large number of deforming elements - balls with their continuous rolling due to return and circulation, ensures uniform motion, high efficiency and ease of use , as well as a large depth of the hardened layer, a sufficiently high degree of hardening of the treated surface and uniform plastic deformation of the surface layer.
Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - С.383…397, таблица 4, рис.9.1. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M .: Mechanical Engineering, 1985. - P.383 ... 397, table 4, Fig. 9.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 /Под ред. В.М.Кована. - 2-е изд., исправ. и доп. - М.: Машгиз. 1963. - С.233…236; 244…247.2. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.2 / Ed. V.M.Kovana. - 2nd ed., Rev. and add. - M .: Mashgiz. 1963. - S.233 ... 236; 244 ... 247.
3. Металлорежущие системы машиностроительных производств: учеб. пособие для студентов технических вузов / О.В.Таратынов, Г.Г.Земсков, И.М.Баранчукова и др. Под ред. Г.Г.Земскова, О.В.Таратынова. - М.: Высш. Шк., 1988, с.19…23.3. Metal-cutting systems of engineering production: textbook. manual for students of technical universities / O.V. Taratynov, G. G. Zemskov, I. M. Baranchukova and others. Ed. G.G. Zemskova, O.V. Taratynova. - M .: Higher. Shk., 1988, p. 19 ... 23.
Claims (1)
dк=1,41·d·n·[1/(1+f2)]1/2, мм;
где dк - внутренний диаметр канала, мм; d - диаметр деформирующего элемента - шарика, мм; n - коэффициент надежности, равный 0,9…0,95; f -коэффициент трения, равный 0,3…0,45;
при этом радиус RMIN изогнутых радиальных ветвей возвратного канала должен быть не менее значения, определяемого по формуле: RMIN>0,125(d2-4d), мм;
где RMIN - радиус изогнутых радиальных ветвей возвратного канала, мм. A method of rolling out openings, including a message to the workpiece in a reciprocating movement, and for a tool containing a mandrel with deforming elements in the form of balls located in a groove and kept from falling out by strips, a message of reciprocating longitudinal feed, characterized in that the deforming elements additionally report longitudinal and transverse feed by means of a helical groove, the beginning and end of which are connected by a channel that serves to return and circulate the balls, while the channel has e curved radial branches, made from tubes, and a longitudinal branch disposed in the center on the axial line of the mandrel and formed into a central hole, the balls unimpeded passage inner diameter d to the channel determined by the formula:
d to = 1,41 · d · n · [1 / (1 + f 2 )] 1/2 , mm;
where d to - the inner diameter of the channel, mm; d is the diameter of the deforming element - the ball, mm; n is the reliability coefficient equal to 0.9 ... 0.95; f is the coefficient of friction equal to 0.3 ... 0.45;
the radius R MIN of the curved radial branches of the return channel must be not less than the value determined by the formula: R MIN > 0.125 (d 2 -4d), mm;
where R MIN is the radius of the curved radial branches of the return channel, mm
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146858/02A RU2452608C1 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Device for bore flaring with continuous ball rolling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146858/02A RU2452608C1 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Device for bore flaring with continuous ball rolling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2452608C1 true RU2452608C1 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=46679947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010146858/02A RU2452608C1 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Device for bore flaring with continuous ball rolling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2452608C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018074186A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 日本精工株式会社 | Raceway groove machining method, bearing, ball screw device, machine, and vehicle production method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2907256A1 (en) * | 1979-02-24 | 1980-09-25 | Kaliningrad T I Rybnoi Promy | Deep hole forming tool using plastic deformation - has rotatable bit on axle inclined to axis of support shaft and defining imaginary sphere |
| SU977138A2 (en) * | 1981-06-15 | 1982-11-30 | Хабаровский политехнический институт | Multirow tool for producing microrelief |
| SU1013240A2 (en) * | 1982-01-15 | 1983-04-23 | Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт | Apparatus for surface-strengthening of parts |
-
2010
- 2010-11-17 RU RU2010146858/02A patent/RU2452608C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2907256A1 (en) * | 1979-02-24 | 1980-09-25 | Kaliningrad T I Rybnoi Promy | Deep hole forming tool using plastic deformation - has rotatable bit on axle inclined to axis of support shaft and defining imaginary sphere |
| SU977138A2 (en) * | 1981-06-15 | 1982-11-30 | Хабаровский политехнический институт | Multirow tool for producing microrelief |
| SU1013240A2 (en) * | 1982-01-15 | 1983-04-23 | Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт | Apparatus for surface-strengthening of parts |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018074186A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 日本精工株式会社 | Raceway groove machining method, bearing, ball screw device, machine, and vehicle production method |
| JP6365796B1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-08-01 | 日本精工株式会社 | Track groove processing method, ball screw device, machine and vehicle manufacturing method |
| US10464151B2 (en) | 2016-10-18 | 2019-11-05 | Nsk Ltd. | Raceway groove machining method, bearing, ball screw device, machine and vehicle production method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104723045A (en) | Machining process and tool for shaft with inner step hole with large depth-diameter ratio | |
| EP2976184A1 (en) | Honing method and honing tool | |
| MXPA06008772A (en) | Reamer and method for reaming. | |
| EP1790435A1 (en) | Method of honing of bores, honing tool therefor and honed workpiece | |
| EP2569119B1 (en) | Method for machining a cylinder bore by means of a geometrically defined cutter and a geometrically undefined cutter | |
| RU2677451C1 (en) | Method of milling slotted and keyed grooves on the inner surface of the sleeve using a lathe | |
| RU2452608C1 (en) | Device for bore flaring with continuous ball rolling | |
| WO2003084702A1 (en) | Deburring tool for deburring on the interior and/or exterior | |
| RU2452609C1 (en) | Device for bore flaring with continuous ball rolling | |
| JP2014503372A (en) | Method of forming a screw on a workpiece | |
| DE102011076213A1 (en) | Two-piece tool i.e. honing tool, for use in machine tool for path-controlled and/or force-controlled fine drilling of hole, has infeed mechanism causing infeed of cutter body with help of transfer element | |
| Jain et al. | Textbook of production engineering | |
| RU2457096C1 (en) | Method of reaming bores | |
| RU2456149C1 (en) | Rigid multi-ball mandrel | |
| Youssef et al. | Machining technology and operations: 2-volume set | |
| RU2702214C1 (en) | Method of deep hole machining in tubular billet | |
| EP3448624B1 (en) | Roller burnishing tool | |
| RU2311279C1 (en) | Strengthening tool with spring | |
| RU2541220C2 (en) | Rolling of raceway of thrust ball bearing race | |
| RU2552616C1 (en) | Method of mechanical processing for deep hole in tubular billet | |
| Johnson | Tapping | |
| CN113751964A (en) | Multi-step inner hole machining method | |
| RU209593U1 (en) | Mandrel | |
| RU2297317C1 (en) | Method of the multi-component shafts rolling | |
| CN100493823C (en) | Processing method and processing positioning device of fully ground twist drill after plastic deformation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121118 |