Способ правки цилиндрических изделий

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам правки изделий типа валов, и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве. Цель изобретения - повышение качества правки путем снятия остаточных напряжений и расширение технологических возможностей за счет обеспечения правки деталей сложной формы и их различных материалов. Изделие (И) закрепляют в зажимах с возможностью вращения относительно горизонтальной оси. К концам И прикладывают осевое сжимающее усилие , величина которого зависит от поперечного сечения И. На изогнутый участок И воздействуют поперечным усилием (ПУ), перпендикулярным оси правки. ПУ прикладывают пульсирующе с равномерным увеличением от нуля до максимума и последующим уменьшением от максимума до нуля. Частота импульсов зависит от собственной частоты колебаний изделия. ПУ перемещают вдоль изогнутого участка И. В процессе правки ПУ после каждого импульса снимают не полностью, а не более чем на 2/3 действующего ПУ. После правки биение И не превышает 0,02 мм. 2 з.п.ф-лы, 4 ил., 3 табл. Ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 21 0 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

) -ij, п яя! /(р

1 = г .А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4496342/27 (22) 17.10.88 (46) 15.05.91. Бюл.¹18 (711 Белгородский филиал Всероссийского проектно-конструкторского и технологического института "Росагроремпроект" (72) В.В.Войкин и Ю.А,Кагнер (53) 621.982 (088.8) (56) Заявка Японии № 48 — 28554, кл. В 21 0 3/10, опублик. 03.09.73. (54) СПОСОБ ПРАВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением. а именно к способам правки изделий типа валов, и может быгь использовано в машиностроительном и ремонтном производстве. Цель изобретения— повышение качества правки путем снятия остаточных напряжений и расширение технологических возможностей эа счет обеспеИзобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам правки деталей цилиндрической формы, например валов, и может быть использовано в машиностроении и ремонтном производстве.

Цель изобретения — повышение качества правки за счет снижения остаточных напряжений и расширение технологических воэможностей путем обеспечения возможности правки изделий сложной ступенчатой формы и иэ различных материалов.

На фиг.1 изображена схема правки незакаленного вала сплошного сечения; на фиг.2 — схема правки распределительного вала; на фиг.3 — схема правки вала (с подо. Ж 1648588 А1 чения правки деталей сложной формы и их различных материалов, Иэделие (И) закрепляют в зажимах с воэможностью вращения относительно горизонтальной оси. К концам

И прикладывают осевое сжимающее усилие, величина которого зависит от поперечного сечения И. На изогнутый участок И воздействуют поперечным усилием (ПУ), перпендикулярным оси правки. ПУ прикладывают пульсирующе с равномерным увеличением от нуля до максимума и последующим уменьшением от максимума до нуля. Частота импульсов зависит от собственной частоты колебаний изделия, ПУ перемещают вдоль изогнутого участка И. В процессе правки ПУ после каждого импульса снимают не полностью, а не более чем на

2/3 действующего ПУ. После правки биение

И не превышает 0,02 мм. 2 з.п.ф-лы, 4 ил., 3 табл.

1 гревом); на фиг.4- циклограмма хода правки вала. (, с

Способ правки цилиндрических изде- 3 лий заключается в следующем.,00

Вал 1 устанавливают по оси правки с (Я двусторонним закреплением в опорах 2 и 3, Qp

В опоре 2 вал крепят жестко, в опоре 3— подвижно. Затем со стороны опор прикладывают в осевом направлении усилие

Ро=> 9, где S — площадь торца изделия;

g= 2,71 Н/мм — напряжение, величина которого получена экспериментально.

Одновременно в зоне максимального изгиба иэделия прикладывают поперечное усилие F, направленное перпендикулярно оси вала, и перемещают его вдоль оси изде1648588

10

Данные правки приведены в табл.1.

15 Пример 2. Распределительный вал 60—

05 101.11Щ из стали 45 сел, Твердость незалия. Поперечное усилие прикладывают периодически, с частотой не более 0,001 от собственной частоты колебаний изделия. с равномерным увеличением силы от нуля до максимальной величины и постепенным последующим уменьшением от максимальной величины до нуля. Максимальное значение прикладываемого поперечного усилия рассчитывают по формуле Ммакс К sifl К L

sif1 К à sifl К 1 — а где Мм кс — максимальный момент при изгибе, Мм,„,= о, W, где о,— предел текучести материала, W— момент сопротивления материала;

L — расстояние между опорами; а — текущая координата приложения поперечного усилия; / и

Е I где N — сжимающее осевое усилие, Е— модуль упругости. I — момент инерции сечения.

В промежутках между импульсами приложения поперечного усилия действие его снимают не полностью, а не более чем на

2/3 от величины действующего поперечного усилия, ограничивая таким образом упругий возврат изделия.

Первый импульс усилия соответствует значению F=(0,3„.0,5)F, затем усилие уменьшается на 2/3 до значения Р1=1/ЗР1, От значения усилия Fl оно возрастает до F2, 1 соответствующего значению Р2= F 1+ — F1, 3 затем убывает до F2, равного 2/ЗР1, воэра2 стает до Рэ=Р1+ — Fl, убывает до FR=F1 и

3 возрастает до F.

Убывание усилия до нуля идет в обратной последовательности; F - F4 — F4- F;, — Fs—

Fs- Рб-О.

Усилия Fl, 1 3 1 4 Рб: Fl, Рб; 1 2, F55: F2 Р5 и Рэ, F4 равны между собой.

При снижении поперечного усилия до нуля процесс правки заканчивают.

Для закаленных изделий, у которых предел текучести и временное сопротивление материала близки. требуется нагрев металла в зоне изгиба до (200...400) С.

Пример 1, Вал сплошного сечения иэ стали б ОС2, Твердость НВ 262, модуль упругости Е 210 ГПа, предел текучести г, 1175 МПа, диаметр деформированной части 14 мм, длина вала 180 мм, расстояние между опорами 170 мм, первоначальное биение 1.05 мм.

Правку производят в холодном состоянии, Вал 1 закрепляют жестко в опоре 2 и подвиж110 в опоре 3. Затем г1риклэль1ванзт

55 осевое усилие, равное 0,4 кН, со стороны опоры 3, после чего придают валу вращение, обратное направлению эксплуатационного вращения, с угловой скоростью, равной 2с . Затем в зоне максимального изгиба прикладывают поперечное пульсирующее усилие, постепенно увеличивая его от нуля до максимума, рассчитанного по формуле (1) и равного 0,64 кН, и затем уменьшая поперечное усилие до нуля. Выдержка между импульсами (при снятии воздействия силы) равна 0,4 с. Процесс правки протекает в течение 22,5 с. каленных поверхностей НВ 163...217, диаметр промежуточных шеек 35 мм, диаметр опорных шеек 60 мм, длина вала 600 мм.

Правку производят в холодном состоянии. Вал закрепляют в зажимах с двух сторон и прикладывают осевое усилие величиной 2,5 кН, Затем придают валу вращательное движение, обратное эксплуатационному, с угловой скоростью 2с, после

-1 чего прикладывают к промежуточным шейкам в местах максимальной деформации поперечное пульсирующее усилие, величиной

15 кН с частотой импульсов 0,133 Гц. Выдержка между импульсами прилежения внешнего поперечного усилия равна 1.5 с.

Выдержка при нагружении 0.5 с. Величина максимальной нагрузки 15 кН, после чего нагрузка постепенно снижается до.О. Процесс правки протекает в течение 34,5 с.

Данные правки вала приводятся в табл.2.

Пример 3. Вал СДК 50606 ступенчатой формы из стали 40Х, термообработанный (HRC 26...32). Диаметры степеней: 25 и 30 мм, длина вала 335 мм, расстояние между опорами 220 мм. модуль упругости E=210 ГПа, предел текучести о,=784 МПа. Вал. закрепляют в зажимах с двух сторон и прикпадывают осевую силу величиной

1.,5 кН, придают валу вращательное движение, обратное эксплуатационному, с угловой скоростью 2с . Одновременно в местах

-1 изгиба производится нагрев вала до 400 С (например, ТВЧ) в течение 10 с.

Затем в месте наибольшего изгиба вала прикладывают поперечное пульсирующее усилие, постепенно увеличивая его до максимальной величины, равной 22,9 кН, с частотой, импульсов О,б Гц. Выдержка между импульсами приложения поперечного усилия равна 0.3 с. Доведя нагрузку на изделие до максимальной величины, равной 22,9 кН, ее уменыпа1от постепенно до нуля. Во вре1648588

25Таблица 1

1,05

1,21

2.0,82

14

2,93

14

4,1

14

3,19

1.03

0,4

0„64

0,4

0,77

0,4

0,51

0,4

138

1,24

0,4

1,16

0,4

20

22

20

22

0.02

0,02

0.04

0,02

0,03

0,02

0,03

0,02

0,04

0,02

0,02

0,02 мени правки поперечное усилие перемещают вдоль оси вала со скоростью 05...1 м.

Процесс правки продолжается в течение

18,2 с. Правке подвергались пять однотипных деталей.

Экспериментальные данные по правке вала приведены в табл.3.

Как видно из приведенных примеров и таблиц биение валов после правки не превышает 0,02 мм, а геометрия исправленных валов не меняется после выдержки в течение 500 ч, что говорит о высоком качестве правки и снижении остаточных напряжений иэделия.

Формула изобретения

1. Способ правки цилиндрических изделий, включающий установку иэделия на двух опорах, вращение его вокруг продольной оси, приложение к изделию поперечного изгибающего усилия, значение которого увеличивают от нуля до величины, ограниРежимы правки, основные параметры

Первоначальное биение поверхности изделия, мм

Диаметр, мм

Частота вращения изделия, с

Усилие правки, кН, поперечное осевое (продольное)

Количество циклов правки, общее

Постепенное пульсирующее нагружение от 0 до максимума, кН

Выдержка при максимальном нагружении

Постепенное снятие нагрузки до 0

Постепенное пульсирующее снятие нагрузки до 0

Биение поверхности детали после правки, мм оп стимое биение и ТУ ченной пределом текучести материала изделия, последующее уменьшение усилия от максимальной величины до нуля и перемещение усилия вдоль иэделия, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью повышения качества правки за счет снижения остаточных напряжений и расширения технологических возможностей, к изделию дополнительно прикладывают направлен10 ные вдоль его оси сжимающие усилия, а увеличение и уменьшение изгибающего усилия производят пульсирующе, при этом за каждый импульс изгибающего усилия его . уменьшение составляет не более 2/3 собст15 венного значения.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что частоту импульсов изгибающего усилия выбирают равной не более 0,001 ча.стоты собственных колебаний изделия.

20 3. Способпоп.2,отличающийся тем, что сжимающее усилие определяют исхоуя из удельного давления, равного 2,71 Н/мм .

Значения показателей ля из елиия

1648588

Таблица 2

0.11

0.27

0,21

0,19

0,14

14,7

2,5

14,9

15,3

15,9

15,5

57

57

ЗЗ

33

27. 33

34,5

33

34,5

27

33

34.5

27

0,01

0,02

0,02

0,01

0,01

Таблица 3

5.3

4,83

3,12

2,27

1,31

25,4

1,5

16,3

22,9

1,5

16,3

54,9

1,5

16,3

39,9

1,5

16,3

85,1

1,5

16,3

0,3

0.3

0,3

0,3

0.01

0,02

0,02. 0,01

0,01

Режимы правки, основные параметры

Биение до правки, мм

Частота вращения вала, с1

Усилие правки. кН, поперечное осевое(продольное)

Количество циклов правки общее, цикл

Пульсирующее нагружение от нуля до максимума, цикл

Выдержка при максимальном нагружении, цикл

Пульсирующее снятие нагрузки до нуля, цикл

Время правки, с

Биение поверхности вала после и авки,мм

Режимы правки, основные параметры

Первоначальное биение поверхности изделия, мм

Диаметр, мм

Частота. вращения. с

Усилие правки, кН, радиальное осевое

Количество циклов правки. общее

Постепенное, в том числе пульсирующее; нагружение от нуля до максимума

Выдержка при максимальном нагружении

Постепенное пульсирующее снятие нагрузки до нуля

Биение поверхности изделия после и авки, мм

Значения показателей ля из елия

Значения показателей ля из елия

F,//

Составитель Э.Копаев

Техред M.Moðãåíòýë

Редактор И.Горная

Корректор M,Øàðoøè

Заказ 1481 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

1648588 г