Способ правки и стабилизации нежестких деталей

Изобретение относится к правке деталей. Осуществляют вращение детали и воздействуют на нее деформирующим инструментом, вызывающим в ней пластическую деформацию. Отвод деформирующего инструмента после деформации детали осуществляют постепенно с подачей S≤(0,01-0,05)Δ, в течение времени где S - подача деформирующего инструмента, мм/об, Δ - максимальная деформация детали в процессе правки, мм, n - частота вращения детали, об/мин, k - безразмерный коэффициент пластической деформации, k>1. В результате повышается качество правки деталей. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением, а именно к способам правки и стабилизации размеров цилиндрических деталей типа валов, колец, осей, штанг, штоков.

Известен способ правки длинномерного проката, описанный в авторском свидетельстве SU №1148663. Способ осуществляют путем приложения усилий сжатия в направлении, перпендикулярном продольной оси. С целью повышения качества правки и снятия технологических напряжений, после снятия усилий, прикладываемых в направлении, перпендикулярном продольной оси, к прокату дополнительно прикладывают продольное сжимающее усилие, создающее в прокате напряжение, равное пределу текучести.

Известны также способы правки знакопеременным изгибом через систему косо- и параллельно расположенных роликов [авторское свидетельство SU №618153, авторское свидетельство SU №421480]. При этом изделие пропускают через систему цилиндрических роликов, оси которых смещены относительно друг друга в шахматном порядке до выправления, после снятия усилий, прикладываемых в направлении, перпендикулярном продольной оси, к прокату дополнительно прикладывают продольное сжимающее усилие, создающее в материале напряжение.

Недостатком вышеописанных способов является то, что правка осуществляется в одной плоскости, что затруднительно использовать для деталей типа вал или кольцо. Так как деталь может иметь различные изгибы в различных плоскостях и поэтому сложно ее точно ориентировать относительно положения роликов. Это приводит к снижению качества правки.

Известен также способ правки приложением ударной нагрузки при установке детали в призмах с выступами, расположенных в шахматном порядке [авторское свидетельство SU №410851]. Способ позволяет исправить кривизну деталей.

Основной недостаток изобретения заключается в том, что в детали после правки остаются внутренние напряжения, которые могут в дальнейшем привести к потере ее точности и работоспособности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ, описанный в патенте RU на изобретение №2380212. Обработка нежестких валов включает их предварительное упругое деформирование, правку с одновременным поверхностным пластическим деформированием инструментом, перемещающимся вдоль образующей вращающегося вокруг своей центральной оси нежесткого вала. Предварительное упругое деформирование нежесткого вала осуществляют приложением поперечной силы с вогнутой стороны изделия в направлении деформирующего инструмента на величину, равную общей упругой деформации вала, отсчитываемой от линии центров.

Недостатком этого способа является то, что при резком отводе деформирующего инструмента от обрабатываемой заготовки напряжения, действующие в поперечном сечении вала в момент отвода, остаются неуравновешенными. Вследствие этого часть деформации вала, соответствующая его пластической деформации, остается в виде погрешности формы, что снижает эффективность правки вала и стабилизации его формы.

Задачей изобретения является повышение качества процесса правки и стабилизации нежестких деталей.

Поставленная задача достигается тем, что в способе правки и стабилизации нежестких деталей, включающем правку вращающейся детали путем воздействия на нее деформирующим инструментом, вызывающим в ней пластическую деформацию, отвод деформирующего инструмента после обработки осуществляют постепенно с подачей S≤(0,01-0,05)Δ, в течение времени

где S - подача деформирующего инструмента, мм/об;

Δ - максимальная деформация детали в процессе правки, мм;

n - частота вращения детали, об/мин;

k - безразмерный коэффициент пластической деформации.

Технический результат заявляемого способа заключается в повышении качества процесса правки и стабилизации нежестких деталей за счет уменьшения их остаточной деформации, возникающей в процессе правки.

Так как отвод деформирующего инструмента осуществляется постепенно с небольшой подачей S≤(0,01-0,05)Δ, то остаточные напряжения в каждом поперечном сечении детали в процессе отвода инструмента уравновешиваются, что устраняет погрешность ее формы и тем самым повышает качество правки. Время, необходимое для плавного отвода деформирующего инструмента, равно времени , при котором пластическая деформация детали переходит в упругую деформацию, при которой остаточная деформация и остаточные напряжения не возникают.

Сущность изобретения поясняется с помощью Фиг. 1, на которой изображена схема осуществления способа и позициями 1-3 обозначены:

1 – деталь;

2 – центра;

3 - деформирующий инструмент.

Способ осуществляют следующим образом.

Деталь 1 устанавливают в центр 2, вращают ее с частотой n, подводят к ней до касания наружной цилиндрической поверхности деформирующий инструмент 3 в виде ролика. Под действием ролика деформируют деталь 1 на величину Δ, вызывающую в ней пластическую деформацию:

где k - безразмерный коэффициент пластической деформации (k>1);

W - момент сопротивления изгибу, мм3;

J - осевой момент инерции, мм4;

Е - модуль упругости материала, МПа;

σT - предел текучести материала, МПа;

После обработки постепенно осуществляют отвод деформирующего инструмента 3 с подачей, равной S=(0,01-0,05)Δ, мм/об.

Плавный отвод деформирующего инструмента 3 от детали 1 осуществляют в течение времени , то есть до тех пор, пока в детали не уменьшатся напряжения до величины упругих напряжений, при которых не возникает остаточная деформация. После это скорость отвода деформирующего инструмента 3 не регламентируется. Процесс обработки прекращается после полного отвода деформирующего инструмента 3 от детали.

Так как в процессе деформации в материале возникают значительные напряжения - сжимающие со стороны деформирующего инструмента 3 и растягивающие с противоположной стороны, а деталь 1 при обработке обычно вращается медленно, то при быстром отводе деформирующего инструмента 3 в конце обработки в детали 1 остаются напряжения, возникшие в ней в последний момент контакта с деформирующим инструментом 3. Медленный отвод деформирующего инструмента 3 от поверхности детали 1 позволяет выровнять напряжения вдоль окружности ее поперечного сечения. При этом, если даже в детали остаются значительные остаточные напряжения, то за счет равномерного их распределения вдоль окружности поперечного сечения они не приводят к деформации, что обеспечивает высокую точность обработки.

Пример. В соответствии с заявляемым способом обработке подвергали цилиндрическую деталь с наружным диаметром D=11 мм, внутренним диаметром d=6 мм и длиной l=265 мм. Материал детали - сталь 40Х, имеющая предел текучести σT=950 МПа и модуль упругости Е=210000 МПа.

Для цилиндрической детали момент сопротивления изгиба равен:

момент инерции сечения

Для осуществления стабилизации размеров деталь устанавливали в центрах токарного станка и воздействовали на нее деформирующим инструментом в виде ролика, закрепленным в суппорте станка. Ролик располагали в середине длины детали. Частоту вращения детали принимали n=50 об/мин. В процессе вращения детали ролик подводили к ее наружной поверхности и деформировали на величину

Если после деформации детали на указанную величину Δ деформирующий инструмент резко отвести от обрабатываемой поверхности, то произойдет упругая деформация, но останется изогнутость детали, равная

а внутри детали останется напряжение, равное

σost=(k-1)σT=190 МПа.

Поэтому деформирующий инструмент после обработки плавно отводили от обрабатываемой поверхности с подачей S=0,01Δ=0,05 мм/об в течение времени, равного:

Остаточная деформация при данных параметрах обработки резко уменьшилась и стала равной Δost=0,05 мм, а остаточное напряжение

С уменьшением подачи остаточные напряжения уменьшились. Остаточные напряжения определялись путем расчета по величине остаточной деформации детали.

Способ правки нежестких деталей, включающий правку вращающейся детали путем воздействия на нее деформирующим инструментом с обеспечением пластической деформации, отличающийся тем, что после правки детали постепенно осуществляют отвод деформирующего инструмента с подачей, равной S≤(0,01-0,05)Δ, в течение времени

где S - подача деформирующего инструмента, мм/об;

Δ - максимальная деформация детали в процессе правки, мм;

n - частота вращения детали, об/мин;

k - безразмерный коэффициент пластической деформации, k>1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к областям машиностроения. Для повышения конструкционной прочности стали способ включает ультразвуковую безабразивную обработку поверхности стали и финишное пластическое деформирование поверхности.

Изобретение относится к бесцентровым станкам для обкатки кольцевых деталей. Станок содержит станину, узел загрузки, три рабочих валка со скрещивающимися осями, привод вращения валков, механизм прижима валков к обрабатываемым кольцевым деталям, узел регулировки угла скрещивания осей валков.

Изобретение относится к обкатке кольцевых деталей. Устройство содержит станину с размещенными на ней двумя опорными и деформирующим валками, механизм вращения обрабатываемой детали и механизм нагружения.

Изобретение относится к обработке кольцевой детали обкаткой. Устанавливают деталь между тремя валками, с помощью которых обеспечивают деформацию детали и ее непрерывную обкатку между ними.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке коленчатых валов на шлифовальных станках. Осуществляют ультразвуковую обработку шеек и галтелей коленчатых валов излучателем с головкой и рабочим наконечником.

Изобретение относится к электромеханической обработке цилиндрических деталей с резьбой. Инструмент содержит корпус и установленные с противоположных сторон последнего упрочняющий инструмент и резьбовой инструмент.

Изобретение относится к устройствам для электромеханической обработки деталей и может быть использовано для упрочнения наружных цилиндрических деталей с резьбой.

Изобретение относится к области технологии машиностроения, а именно к упрочнению поверхностного слоя стальных деталей. Осуществляют низкотемпературное азотирование детали, а затем проводят ее поверхностное пластическое деформирование.

Изобретение относится к технологии обработки металлов давлением, в частности к упрочняющей обработке деталей машин поверхностным пластическим деформированием обкатными роликами.

Изобретение относится к машине для накатывания осей колесных пар единиц железнодорожного подвижного состава. Машина содержит два упорных центра для размещения каждого из обоих концов оси, устройство для привода оси, две пары накатных инструментов, установленных с возможностью перемещения в направлениях x, y, z машины, и устройства для зажима и продольной подачи накатных инструментов.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, для правки длинномерных стержней, балок, штанг и валов. На неподвижном столе размещены правильные опоры и подпружиненная его контрольная опора, выполненная с возможностью ограниченного перемещения по вертикали относительного правильных опор.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для правки фасонных металлических поверхностей автомобильных деталей, и может быть использовано при ремонте дисков и ободьев дисков автомобильных колес.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к восстановлению лопатки компрессора турбомашины. Лопатка содержит на своем радиальном крае кошачий язычок, радиальное расширение которого меньше заданного номинального радиального расширения.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при закалке длинномерных, тонкостенных труб из стали СП-28, к которым предъявляются жесткие требования по геометрии внутренней поверхности.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к оборудованию для ремонта ободов колес. На станине смонтированы оправка для закрепления выправляемого обода и механизм правки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении бесприпусковых лопаток из двухфазных титановых сплавов. Исходную заготовку в виде прутка подвергают фасонированию.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки металлов поверхностным пластическим деформированием нежестких длинномерных деталей.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам устранения несносности деталей топливных форсунок. Способ выпрямления продолговатой детали, вставляемой по меньшей мере двумя своими частями в два отстоящих одно от другого соосных установочных места, заключается в том, что проверяют соосность указанных частей детали и измеряют имеющееся отклонение от соосности, после чего на расположенном между указанными частями детали участке ее поверхности расплавляют материал в по меньшей мере одной ограниченной в радиальном и окружном направлениях зоне таких размеров, при которых в результате осевой усадки, происходящей при охлаждении этой зоны расплавленного материала, указанные части детали оказываются расположенными на одной оси с отклонением от соосности, по меньшей мере, не превышающим допустимых пределов.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для термоправки сильфонов. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для исправления округлости концевого участка трубы. .

Изобретение относится к правке упругопластическим изгибом длинномерных деталей. Осуществляют предварительное упругое деформирование детали. Осуществляют правку детали с одновременным поверхностным пластическим деформированием рабочим инструментом, перемещающимся вдоль образующей вращающейся вокруг своей центральной оси детали и обеспечивающим воздействие на поверхность детали с двух противоположных сторон с равными силами. Причем силы приложены на расстоянии: , где σt - предел текучести материала детали, МПа, W - момент сопротивления детали, мм3, Р - сила прижима рабочего инструмента к детали, Н. В результате устраняются остаточные напряжения в детали и обеспечивается упрочнение поверхностного слоя детали. 1 ил., 1 пр.
Наверх