Станок для термообработки длинномерных сложных изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 18.07.80 (21) 2968013/22-02 ($1) hA Kll с присоединением заявки М (23) Приоритет

С 21 D 1/42

Государственный комитет

СССР по делам изобретений

N открытий

)$3) УДК б21.785, .5.45 (088. 8) Опубликовано 300882. Бюллетень Й932

Дата опубликования описания 30,08 ° 82 (72) Автор изобретения

И В.Егоров у

Краматорский научно-исследовательский и проектнотехнологический институт машиностроенйя (71) Заявитель (54) СТАНОК ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ

СЛОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является станок для термической обработки длинномерных цилиндрических деталей, в том числе граненых, винтовых, шлицевых и гладких деталей, содержащий смонтированные на станине суппорт со шпиндельной головкой, закалочный индуктор, спрейер, отпускной индуктор, поддерживающие ролики.

Соосно с индукторами установлены кольцевые водоохлаждаемые опоры с тороидальной рабочей поверхностью, причем одна из них выполнена с возможностью осевого перемещения совмесТНо с эакалочным индуктором и спрейером.

На длинном станке исключен брак по причине коробления иэделий при закалке. Величина искривления иэделий не превышает величины зазора в кольцевых опорах изделия (13 .

Однако при чистовой шлифовке закалочные иэделия, имеющие кривизну 0,25-0,3 мм, подвержены дополнительному короблению в связи с несимметричным нагревом, возникающим отповышенного давления инструмента на выпуклой стороне, что в ряде случаев значительно ухудшает конечный результат обработки.

Цель изобретения - уменьшение коробления длинномерных сложных изделий при термообработке и последующей шлифовке.

Поставленная цель достигается тем, что в станке, содержащем смон g тированные на станине с возможностью перемещения шпиндельную бабку и закалочный индуктор с кольцевой опорой, а также спрейер с двумя рядами отверстий, отпускной индуктор, правильную кольцевую опору и поддерживающие ролики, спрейер расположен внутри правильной кольцевой опоры непосредственно на входе отпускного индуктора, причем оси одного ряда отверстий спрейера направлены перпендикулярно к оси шпинделя, а оси другого ряда отверстий проходят через центр. отпускного индуктора.

На фиг. 1 изображен станок, общий виду на фиг. 2 — правильная кольцевая опора, общий виду на фиг. 3 разрез A-A на фиг. 2 (правильная кольцевая опора спрейера совместно с катушкой магнитного отпуска).

Станок состоит из станины 1, на которой установлены суппорт 2 и шпик954445 дельная головка Э, служащие для пе,редачи вращательно-поступательного ,цвижения иэделию. На станине ", закреплен литой Irl-образный корпус 4, между стойками которого соосно установлены эакалочный высокочастотный индуктор 5, отпускной индуктор б и спрейер 7.

В стойках корпуса 4 вмонтированы сменные стальные кольцо 8, правильная кольцевая опора 9 и кольца 10 и 11, служащие для центрирования изделия относительно индукторов 5 и 6. На входе в Ш-образный корпус 4 установлен рольганг 12, необходимый для центрования изделия в исходном положении. Правильная кольцевая опора 9 жестко соединена со спрейером 7 и, помимо функции центрирования, выполняет роль правки изделия, нагретого до эакалочной температуры в индукторе 5. Правильная кольцевая опора 9 установлена в стойке 13 Ш-образного корпуса 4. Сверху она прижимается откидной крышкой 14, Причем стойка 13 расположена относительно отпускного индуктора б таким образом, что

25 спрейер 7 вплотную прилегает к его индуктирующим виткам, Вход воды в спрейер 7 осуществляется по штуцерам

15. Для выхода воды на нагретую поверхность изделия спрейер снабжен двумя рядами отверстий 16 и 17. Причем для создания заданного направле ния водяных струй опора 9 напротив спрейера 7 имеет конусную расточку, угол d. которой можно определить по 35 формуле с arctg — >

2R

L где R — - радиус отпускной катушки; активная длина катушки.

Сои первого ряда спрейерных отверстий 16 направлены перпендикулярно поверхности изделия, что обеспечивает его интенсивное охлаждение 45 и фиксацию прямолинейной формы в перлитной области температур охлаждения. В свою очередь, оси отверстий

17 проходят через центр отпускного индуктора 6, вследствие чего создаются условия равноэамедленного охлаждения изделия в области температур мартенситного превращения в стали, уменьшающего внутренние напряжения и коробления. Для изменения расстояния f.между закалочным индуктором 5 и правильной опорой 9 индуктор установлен на подвижной стойке 18.

Станок работает следующим образом.

В исходном положении индуктор 5 посредством перемещения стойки 18 60 устанавливают на заданном расстоянии от опоры 9, затем изделие 19 при помощи специального замка крепится к оправке шпиндельной головки 3 и с помощью суппорта 2 выводится на рольганг 12 таким образом, что его передний конец С устанавливается в зоне индуктора 5 °

В индукторы 5 и б и в спрейер 7 подается вода от автономной системы водоснабжения при давлении 4 ати, после чего изделие 19 приводится во вращательное движение с частотой и> а к индукторам 5 и б подводится индуктирующий ток соответственно повышенной и промышленной частоты. При достижении закалочной температуры на обрабатываемой поверхности в зоне индуктора 5 включается рабочая подача суппорта 2, в результате которой изделие 19 получает поступательное перемещение в направлении, указанном стрелкой V.

Нагретая до закалочной температуры поверхность иэделия 19 при входе в кольцевую опору 9 получает при зацеплении с нею ударные импульсы силы, которые ликвидируют возникающие при нагреве искривления. Исправленное таким образом изделие 19 без задержки попадает под симметричный водяной душ спрейера 7, где быстро охлаждается до приобретения сталью высоких упругих свойств (300ОС), что обеспечивает ему жесткую фиксацию прямолинейной формы. При дальнейшем продвижении иэделия 19 через зону отпускного индуктора б в поверхностном слое металла возникают превращения переохлажденного аустенита в мартенсит, которые регламентируются регулируемой скоростью охлаждения эа счет косого направления водяных струй из отверстий 18 и нарастающей напряженности магнитного поля в катушке 6. Причем радиальная симметрия косого водяного душа и потока магнитной индукции в зоне мартенситного превращения в стали обеспечивается совмещением кольца 9 со спрейером 7 и отпускным индуктором б.

Таким образом, в процессе протяжки изделия 19 через эакалочный индуктор 5, правильную кольцевую опору

9, спрейер 7 и отпускной индуктор

6 происходит его нагрев, горячая правка, закалка и отпуск в магнитном поле, обеспечивающие изделию необходимую механическую прочность и высокую прямолинейность.

Переналадка станка на обработку других типоразмеров изделий сводится к замене индуктирующего вкладыша индуктора 5, правильной кольцевой опоры 9 и центрирующих колец 8, 10 и 11. Кроме того, в случае изменения диаметра изделия и частоты тока опора 10 совместно с индуктором б устанавливаются на заданном расстоянии

9 от опоры 9, определяемом по формуле

954445 где D — наружный диаметр изделия;

Z — горячая глубина проникновения индуктирующего тока в иэделие, равная Z = вЂ, мм, 600

Гà — частота тока в индукторе;

10 — коэффициент пропорциональности, зависящий от активной высоты закалочного индуктора.

Выбор расстояния между закалочным высокочастотным индуктором и правильной кольцевой опорой по вышеприведенной формуле обосновывается следующим образом. При изменении наружного диаметра D изделия, в частности при его возрастании, уменьшается соотношение между толщиной нагретого до закалочной температуры поверхностного слоя и радиусом холодной сердцевины, что затрудняет процесс правки в кольцевой опоре. Для уменьшения сопротивления стали принудительной пластической деформации необходим глубинный прогрев сечения до температуры не менее 500ОC который, согласно изобретению, обеспечивается изменением расстояния 6 от эакалочного индуктора до правильной кольцевой опоры пропорционально диаметру D изделия.

С другой стороны, при изменении частоты тока в индукторе, в частности при ее уменьшении, повышается глубина нагретого слоя иэделия, следовательно, изменение расстояния Я между эакалочным индуктором и.правильной опорой должно происходить в обратной пропорциональности от величины Z, Что касается постоянного коэффициента пропорциональности, равного 10, то он связан с активной высотой эакалочного индуктора, определенной экспериментальным путем для иэделий с наружным диаметром 20-.100 мм.

Предлагаемая конструкция станка обеспечивает сведение к минимуму искривлений длинномерных сложных изделий при их термической обработке.

Экономический эффект от использования предлагаемого станка обусловливается

1О ликвидацией брака изделий и промежуточной шлифовки и составляет не менее

200 руб. на тонну иэделий.

15 Формула изобретения

Источники информации, прийятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9584552, кл. С 21 D 9/38, 1977.

Станок для термообработки длинно- .мерных сложных изделий, содержащий смонтированные на станине с воэможностью перемещения шпиндельную бабку и эакалочный индуктор с кольцевой опорой, спрейер с двумя рядами отверстий, отпускной индуктор, правильную кбльцевую опору и поддерживающие ролики, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коробления изделий при термообработке, спрейер установлен внутри правильной кольцевой опоры и расположен непосредственно на входе отпускного индуктора, причем оси одного ряда отверстий спрейера направлены перпендикулярно к оси шпинделя, а оси другого ряда отверстий проходят через

35 центр отпускного индуктора.

954445

g7uc. Z Ри8д составитель В. Белофастов

Техред С.Мигунова . корректор Е.Рошко

Редактор A.Ôðîëoâà

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6370/23 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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