Ролик обкатаною мультирадиусний

 

Винахід відноситься до технології обробки металів тиском, зокрема до зміцнюючої обробки деталей машин поверхневим пластичним деформуванням (ППД) обкатними роликами.

Відомі конструкції обкатних роликів торовой форми для здійснення ППД (ГОСТ 16344-70. Ролики обкатние. Конструкція і розміри).

Всі ці ролики мають профіль робочої поверхні, виконаний у вигляді радіусу постійної величини - профільного радіуса ролика (Rпр).

По ГОСТ 16344-70 ролики торовой форми виготовляються з Rпрвеличиною від 1,6 до 16 мм.

В процесі обробки ППД ролик робочою частиною притискається до поверхні деталі з деяким зусиллям Р (за пружною схемою обробки) або з деяким натягом hд(за жорсткою схемою обробки). Обертання (nр) ролику повідомляється за допомогою обертання деталі n. Ролик переміщається уздовж осі деталі з деякою подачею S, в результаті чого перед ним утворюється хвиля пластично деформованого металу (фіг.1).

При впровадженні ролика в зоні контакту виникає асиметричний осередок деформації (ОД) ABCDEFG, що характеризується передній внеконтактной поверхнею пластичної хвилі (АВС), поверхнею контакту (CDE), a також задній внеконтактной повЂериала, а також параметрами режиму обробки (фіг.2).

Внаслідок деформації частинки металу в ОД переміщуються вздовж деяких ліній струму (ЛТ), формуючи зміцнений шар певної товщини (фіг.2). Початкові параметри механічного стану металу, які частинки мали до входу в ОД, трансформуються в накопичені до моменту виходу.

В процесі переміщення вздовж ЛТ частинки металу відчувають безупинно змінюється напружений стан, що у сукупності може бути описано величиною гідростатичного тиску (величина середнього нормального напруження, взята з протилежним знаком). При цьому відбувається безперервне накопичення деформації і вичерпання запасу пластичності частинками металу, які оцінюються відповідно ступенем деформації зсуву Λ і ступенем вичерпання запасу пластичності Ψ.

В результаті обробки формується поверхневий шар, який оцінюється сукупністю параметрів якості, ключовими з яких при обробці ППД є:

- ступінь зміцнення, (%);

- глибина зміцнення, (мм);

- градієнт зміцнення, (МПа/мм).

Конструкції роликів по ГОСТ 16344-70 дозволяють в залежності від вихідних властивостей металу деталі, умов та технологічних режимів про

Прагнення до підвищення параметрів якості ПС призводить до необхідності інтенсифікації процесу ППД через зміну режимів обробки і збільшення таким чином обсягу ОД. Однак відомо, що, наприклад, величина допустимого дійсного впровадження роликів по ГОСТ 16344-70 при ППТ в залежності від властивостей оброблюваного металу не перевищує значень 0,05-0,15 мм - в цьому відношенні способи ППД мають межу, обумовлений в першу чергу пластичними властивостями оброблюваного металу.

При перевищенні цих значень повністю вичерпується запас пластичності і відбувається руйнування металу в районі вершини пластичної хвилі (точка C на фіг.2) і, як наслідок, обробленої поверхні.

Таким чином, доступний діапазон зміни досягаються при обробці ППД параметрів механічного стану ПС обмежений як вихідними властивостями металу деталі, так і допустимим діапазоном зміни технологічних параметрів режиму обробки, до яких відноситься і форма профілю обкатного ролика.

Так, наприклад, для обробки ППД заготовки із сталі 45 в стані поставки роликами по ГОСТ 16344-70 найбільша ступінь зміцнення, досяжна без руйнування ПС, становить 30-40%, найбільша глѰ слід, що недоліком обкатних роликів відомої конструкції є недосяжність великих за величиною параметрів механічного стану ПС, наприклад, ступеня зміцнення 45-50% без руйнування ПС деталі.

Технічним результатом винаходу є розширення можливостей обробки ППД і діапазону досяжних параметрів механічного стану металу ПС, за рахунок застосування деформуючого ролика зі спеціальною формою профілю робочої поверхні.

Технічний результат винаходу досягається тим, що в ролику обкатном мультирадиусном, що включає профіль робочої поверхні, виконаний у вигляді радіусу постійної величини, згідно винаходу профіль робочої поверхні є комбінацією послідовно розташованих деформуючих елементів у кількості від 2 до 10 з профільним радіусом 0,5...5 мм, виконаних у вигляді радіусів постійної величини, розташованих відносно один одного зі зміщенням в радіальному напрямку на величину 0,01...0,1 мм до осі ролика, так і від неї, а відстань між вершинами деформуючих елементів вздовж осі ролика становитьl=1,2...2(), де

Rпр1- профільний радіус першого деформуючого елемента;

Rпр2- профільний радіус другого деформуючого елемента.

Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг.1 показаний процес обробки ППД роликом, взятим за прототип, на фіг.2 - виникнення осередку деформації при обробці ППД роликом, взятим за прототип, на фіг.3 - конструкція ролика обкатного з 4 індентора.

Профіль робочої поверхні ролика обкатного мультирадиусного є комбінацією послідовно розташованих деформуючих елементів у кількості від 2 до 10 з профільним радіусом 0,5...5 мм. Розглянемо на прикладі конструкції ролика обкатного мультирадиусного з 4 індентора. Ролик обкатаною мультирадиусний переміщається уздовж осі деталі з деякою подачею S.

Відстань між вершинами ДЕ вздовж осі ролика становитьl=1,2...2(Rпр1+Rпр22), де

Rпр1- профільний радіус першого деформирующ, �ервим входить в контакт з вихідним (необроблених) поверхневим шаром 3 деталі 2, має деякий профільний радіус Rпр1=0,5...5 мм і рухається відносно поверхневого шару 3 з деяким натягом h∂1=0,01...0,1 мм. В результаті виникає ОД, за формою і розмірами типовий для ППД роликом-прототипом.

Другий деформуючий елемент також має деякий профільний радіус Rпр2=0,5...5 мм і радіальне зміщення відносно 1-го елемента у напрямку від осі ролика на деяку величину в межах Δ12=0,01...0,1 мм. Таким чином, натяг 2-го елемента відносно поверхні становить h∂2=h∂112.

Другий ДЕ формує свій ОД, передня внеконтактная зона якого збігається з задньої внеконтактной зоною ОД від першого ДЕ. Таким чином, в зоні між 1-м і 2-м ДЕ відбувається зміна схеми напруженого стану, яке призводить до зміни знаку пластичної деформації і трансформації механічного стану частинок металу при переході від одного ДЕ до іншого.

Цей же ефект спостерігається у всіх зонах, розташованих між сусідніми деформуючими елементами.

Третій деформуючий елемент, як і попередні, має профільний радіус Rпр3=0,5...5 мм і �їм чином, натяг 3-го елемента відносно поверхні склав h∂3=h∂223.

Четвертий деформуючий елемент також має профільний радіус Rпр4=0,5...5 мм і деякий радіальне зміщення величиною в межах Δ12=0,01...0,1 мм щодо 3-го елементу у зворотний бік, тобто в напрямку до осі ролика величиною Δ34. Таким чином, натяг 3-го елемента відносно поверхні склав h∂4=h∂334.

З точки зору стабільності положення ролика відносно оброблюваної поверхні, тобто для зниження сил, що викликають перекіс ролика, натяг останнього ДЕ повинен бути ідентичним натягу першого ДЕ, тобто h∂1=h∂4. Таким чином, зміщення 4-го ДЕ (в зворотному напрямку) має становити Δ34=-(Δ1223).

У результаті описаної вище конструкції профілю робочої частини метал поверхневого шару деталі при обробці, перебуваючи в умовах складного напруженого стану, відчуває пластичну деформацію з неодноразовою зміною знака, що призводить до часткового загоюванню дефектів і відновлення запасу пластичності металу в зонах зміни знака деформації.

Результати досліджень показали, що при обробці робразно, число і розташування «хвиль» відповідає числу ДЕ. При цьому накопичуються значно менші значення вичерпання запасу пластичності Ψ=0,02...0,3, тоді як при обробці деталей ППД роликами по ГОСТ 16344-70 з профільним радіусом Rпр=1,6...10 мм, значення ступеня використання запасу пластичності знаходяться в діапазоні Ψ=0,1...0,9.

Проведені дослідження показують, що описана вище конструкція профілю робочої частини обкатного ролика дозволяє накопичувати великі значення деформацій без руйнування ПС і збільшити максимально досяжні значення параметрів механічного стану металу ПС при обробці.

Ролик обкатаною з робочою поверхнею, що має радіус постійної величини, що відрізняється тим, що на робочій поверхні ролика послідовно розташовані від 2 до 10 деформуючих елементів з профільним радіусом 0,5...5 мм, зміщених відносно один одного в радіальному напрямку на величину 0,01...0,1 мм, як до осі ролика, так і від неї, при цьому відстань між вершинами згаданих деформуючих елементів вздовж осі ролика становить, де
Rпр1- профільний радіус першого деформуючого елемента;
Rпр2- профільний радіус другого д�

 

Схожі патенти:

Машина для накочування осей колісних пар

Винахід відноситься до машини для накочування осей колісних пар одиниць залізничного рухомого складу. Машина містить два завзятих центру для розміщення кожного з обох кінців осі, пристрій для приводу осі, дві пари накатних інструментів, встановлених з можливістю переміщення в напрямках x, y, z машини та пристрої для затиску і поздовжньої подачі накатних інструментів. Накатні інструменти складаються з більш ніж двох пар накатних роликів, з яких кожна пара призначена для накочування щонайменше однієї ділянки довжини осі колісної пари. В результаті запобігає утворенню тріщин на осях колісних пар. 7 з.п. ф-ли, 12 іл.

Спосіб зміцнення поверхні металевих виробів

Винахід відноситься до зміцнення поверхні металевих виробів. Здійснюють установку оброблюваного виробу електрично ізольовано на ізолятори з заземлюючим проводом. Встановлюють втулку на оброблювану поверхню виробу з утворенням робочої камери, дном якої є оброблювана поверхню виробу. Розміщують всередині робочої камери на оброблюваної поверхні вироби металеві кульки, активують рух кульок шляхом одночасного включення ультразвукових коливань хвилеводу та поступового запровадження хвилеводу у втулку з використанням робочого торця хвилеводу в якості кришки робочої камери. Реєструють наявність струму в заземлювальному оброблюваний виріб проводі і зупиняють введення хвилеводу у втулку з моменту появи струму. Після зупинки хвилеводу, при появі струму на заземлювальному оброблюваний виріб проводі, запам'ятовують положення хвилеводу і висувають його в заданий робочий стан, після досягнення якого здійснюють обробку кульками поверхні виробу протягом заданого часу. Потім повертають хвилевід в запомненное положення і ведуть обробку кульками поверхні виробу до зниження величини тмі поверхні виробу і переміщують хвилевід у вихідне положення. В результаті підвищується якість зміцнюючої обробки поверхні металевих виробів. 1 іл., 1 табл., 1 пр.

Двухроликовая інструментальна державка для електромеханічного зміцнення отвори

Винахід відноситься до галузі металообробки, а саме до пристроїв для електромеханічної обробки деталей машин, і може бути використане для зміцнення внутрішніх циліндричних поверхонь. Пристрій містить робочі ролики, корпус, притискну пластину, ходовий гвинт і кронштейни. Притискна пластина закріплена з корпусом. Кронштейни встановлені в корпусі і з'єднані ходовим гвинтом. В кронштейнах встановлені утримуючі осі. Робочі ролики встановлені у вилках допомогою струмопідвідних осей і в кронштейнах зі зміщенням відносно один одного на ширину їх контактної ділянки і виконані з можливістю вільного переміщення разом з кронштейнами. В результаті підвищується продуктивність і забезпечується самовстановлення робочих роликів щодо оброблюваного отвору. 2 іл.

Спосіб ріжучо-деформуючої обробки зубів зубчастих коліс

Винахід відноситься до комбінованих методів чистової обробки зубів зубчастих коліс. Обробку проводять трьома вільно встановлених на відповідних нерухомих осях роликами, два з яких ріжучі, а один калибрующий, при примусовому обертанні оброблюваного зубчастого колеса. На початку обробки виконують зачеплення зубчастого колеса з ріжучими роликами і, переміщаючи їх в тангенціальному відносно осі зубчастого колеса напрямку зі швидкістю руху подачі, здійснюють зрізання припуску з бічних поверхонь зубів заготовки за рахунок поперечного прослизання бічних поверхонь зубів ріжучих роликів щодо бокових поверхонь зубців оброблюваного колеса. Далі після зрізання припуску ріжучі ролики виводять із зачеплення із зубчастим колесом, вводять в зачеплення з останнім калибрующий ролик і здійснюють вигладжування бокових поверхонь зубців оброблюваного колеса за рахунок радіальної подачі калибрующего ролика щодо оброблюваного зубчастого колеса. Для зниження впливу швидкості ковзання ріжучих роликів на спотворення профілю зубців оброблюваного колеса в процесі обкатки полюс зачеплення одного різального ролика ра�різального ролика - на ділянці двухпарной зони контакту у ніжки зуба оброблюваного колеса, а полюс зачеплення калибрующего ролика розміщують між полюсами зачеплення ріжучих роликів. В результаті забезпечується підвищення исправляющей здатності і точності процесу остаточної обробки зубчастих коліс. 5 з.п. ф-ли, 9 іл.

Пристрій для накочування

Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема до пристроїв для накочування сітчастих рифлень і зміцнення поверхневого шару методом пластичного деформування. Пристрій містить накатную головку, в якій закріплені попарно чотири ролика. Кожна пара роликів розміщена на одній загальній осі. Ролики в парі з'єднані між собою за допомогою двох штифтів. Штифти встановлені в одну з п'яти пар штифтових отворів, виконаних під різними кутами відносно осі симетрії ролика на внутрішній бічній поверхні. В результаті забезпечується можливість отримання різного регулярного мікрорельєфу на поверхні деталі. 10 іл.

Пристрій для зміцнення поверхні металевих виробів

Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема до металообробці, і може бути використане при виготовленні металевих виробів з підвищеною зносостійкістю поверхні. Для підвищення ефективності і надійності роботи пристрій включає ультразвуковий генератор, призначений для перетворення фізичних характеристик змінного струму частоти, з'єднаний з магнитострикционним перетворювачем, в якому відбувається перетворення електромагнітних коливань у ультразвукові, на якому жорстко змонтований концентратор, виконаний з металу у вигляді зрізаного конуса і призначений для зміни амплітуди ультразвукових коливань. На конічному концентраторі встановлена і жорстко закріплена робоча камера, обладнана кришкою, заповнена дробом і легуючим речовиною. Робоча камера виконана у вигляді металевої чаші, що має форму овалу в горизонтальному перерізі. У верхній частині робочої камери виконані діаметрально розміщені отвори, в яких розміщені підшипники ковзання для закріплення і обертання оброблюваної деталі всередині робочої камери. Отвори в робочій камері виконані на відстані від низу робочої камери, определѰбл.

Спосіб ультразвукової фінішної обробки деталей з конструкційних та інструментальних сталей і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема до фінішної обробки деталей. Здійснюють обертання деталі та вплив на її поверхню пристроєм для ультразвукової фінішної обробки з деформуючим елементом. Пристрій для ультразвукового фінішної обробки з деформуючим елементом пересувають вздовж деталі, задають йому ультразвукові коливання і здійснюють багаторазову ударну обробку деформуючим елементом з ультразвуковою частотою близько 20 кГц і амплітудою 5-40 мкм. При цьому здійснюють часткове занурення деформуючого елемента і деталі у ванну з гасом для охолодження оброблюваної поверхні деталі, що забезпечує отримання на ній градієнтних субмікро - і нанокристалічних структур. В результаті забезпечується висока міцність і твердість поверхні деталі. 4 н.п. ф-ли, 6 іл., 1 пр.

Ролик обкатаною двухрадиусний

Винахід відноситься до поверхневого пластичного деформування деталей з допомогою обкатних роликів. Ролик містить два деформуючого елемента з профільним радіусом 0,5...5 мм, розташованих відносно один одного зі зміщенням в радіальному напрямку на величину 0,01...0,1 мм до осі ролика, так і від неї. Відстань між вершинами деформуючих елементів вздовж осі ролика становить 0,6 ... 1 ⋅ ( R п р 1 + R п р 2 2 ) , де Rпр1 - профільний радіус першого деформуючого елемента, Rпр2 - профільний радіус другого деформуючого елемента. В результаті розширюються технологічні можливості. 3 іл.

Ролик обкатаною комбінований

Винахід відноситься до поверхневого пластичного деформування деталей з допомогою обкатних роликів. Ролик містить деформуючий елемент, що має радіус постійної величини, що дорівнює 1...10 мм, і циліндричну частину, розташовану зі зміщенням в радіальному напрямку відносно вершини деформуючого елемента на величину Δ=0,01...0,5 мм. В результаті розширюються технологічні можливості. 3 іл.

Спосіб правки нежорстких довгомірних деталей

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний для обробки металів поверхневим пластичним деформуванням нежорстких довгомірних деталей. Вимірюють величину вихідного максимального прогину довгомірної деталі. Встановлюють деталь на кінцеві опори. Прикладають навантаження в зоні максимального прогину деталі в напрямку, зворотному напрямку прогину. В одній з кінцевих опор визначають складові реакції у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Потім навантаження знімають. Після чого необхідну для правки навантаження прикладають під кутом в зоні максимального прогину деталі з увігнутої сторони. Підвищується точність деталей, технологічні можливості розширяться. 2 іл.
Up!