Способ обработки нежестких валов

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности, обработка поверхностным пластическим деформированием нежестких валов. Сущность изобретения: при обработке правку и поверхностное пластическое деформирование осуществляют одновременно с постоянным усилием деформирующего инструмента. Нежесткий вал перед обработкой упруго деформируют за счет изгибающих моментов, приложенных к его концам, в направлении, обратном исходному прогибу, на величину, приведенную в материалах описания. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке поверхностным пластическим деформированием нежестких валов.

Известен способ обработки нежестких валов, при котором правку и поверхностное пластическое деформирование осуществляют с переменным усилием по заданному закону, который синхронизируют с угловым расположением точек максимального прогиба вала.

Недостатком известного способа является сложность его реализации, поскольку способ предусматривает использование системы автоматического управления с большим количеством элементов, суммарная надежность которых низка и соответственно не оправдывает себя в производственных условиях вследствие снижения точности обработки.

Известен способ обработки валов, при котором правку и поверхностное пластическое деформирование осуществляют с постоянным усилием деформирующего инструмента вдоль образующей вала.

Недостатком данного способа является невозможность исправления малых исходных прогибов валов, что обычно имеет место в практике, поскольку степень деформации вогнутой и выпуклой сторон вала практически одинакова.

Целью изобретения является повышение точности и качества обработки за счет перераспределения остаточных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки нежестких валов, при котором правку и поверхностное пластическое деформирование осуществляют с постоянным усилием деформирующего инструмента вдоль образующей вала, нежесткий вал перед обработкой упруго деформируют за счет изгибающих моментов, приложенных к концам детали, в направлении обратном прогибу на величину f_перег= f_исх , где f_перег - величина перегиба вала отсчитанная от линии центров; f_исх - величина исходного прогиба вала перед обработкой; L - длина вала; l - длина обрабатываемого участка, располагаемая симметрично относительно середины вала; r - радиус обрабатываемого вала; a - глубина залегания остаточных напряжений от отработки поверхностным пластическим деформированием.

На чертеже представлена схема обработки поверхностным пластическим деформированием, реализующая способ.

Способ осуществляется следующим образом. Измеряют исходный прогиб вала 1 f_исх и по нему по формуле (1) рассчитывают величину перегиба вала f_перег, отсчитываемую от линии центров.

Затем деталь 1 устанавливают в переднем 2 и заднем 3 центрах станка, после чего фиксируют зажимными механизмами 4 и 5 соответственно передней и задней бабок. К внутренним подвижным кольцам 6, расположенным в плоскостях, перпендикулярных к оси центров 2, 3, прикладывают не менее чем в трех разных точках продольные усилия Р₁, Р₂, Р₃ со стороны наружных подвижных колец 7, выставленных также, как и внутренние кольца 6. Так как величины сил Р₁, Р₂, Р₃ разные по величине и направлению возникает управляемый изгибающий момент Мизг в плоскости изгиба вала 1, упруго деформирующий деталь 1 в направлении, обратном исходному прогибу вала 1 на величину перегиба f_перег, отсчитываемую от линии центров 2, 3. К детали 1 подводят закрепленное в резцедержателе станка деформирующее устройство. Устанавливают давление в цилиндре 8. При этом инструмент 9 и опорный элемент 10 посредством рычагов 11 поджимаются к обрабатываемой детали 1 с величиной рабочего усилия, формирующего при обработке в поверхностном слое детали 1 остаточные напряжения на глубину a. Включают привод главного движения и вращение передают посредством поводка подвижным кольцам 6 и 7, а инструменту 9 сообщают продольное движение подачи.

Таким образом обрабатывают участок вала длиной l, симметрично расположенного относительно середины вала.

Вследствие перераспределения напряжений при освобождении детали происходит исправление исходной деформации нежесткого вала.

П р и м е р. По предлагаемому способу проводилась обработка нежесткого вала из стали 12Х18Н10Т радиусом r = 20 мм и длиной L = 2200 мм. Вал имел исходный прогиб f_исх = 1,2 мм. Назначили режимы обработки, для которых предварительно была определена глубина залегания остаточных напряжений. Так у обкатанного вала шаром диаметром 10 мм с усилием Р = 1000 Н, подачей S = 0,1 мм/об и скоростью обкатывания v = 30 м/мин глубина залегания остаточных напряжений составила a = 2 мм. По формуле (1) для обрабатываемого участка вала длиной l = 1600 мм определили величину перегиба f_перег = 3,25 мм. Вал установили в центрах токарного станка и изогнули в противоположную сторону исходному прогибу на величину f_перег = 3,25, отсчитанную от линии центров. Обработали участок вала длиной l = 1600 мм, симметрично расположенного относительно середины вала (L/2), на указанных режимах. После завершения обработки и освобождения детали величина прогиба вала составила f = 0,014 мм.

Предлагаемый способ позволяет обеспечить процесс упрочнения обрабатываемой поверхности и исправлять деформацию нежестких валов от предыдущей технологической операции. Это обеспечит уменьшение числа бракованных деталей, а также сократит затраты на исправление брака, вызванного запредельной величиной отклонения прямолинейности оси вала.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕЖЕСТКИХ ВАЛОВ, при котором правку и поверхностное пластическое деформирование осуществляют с постоянным усилием посредством деформирующего инструмента, перемещаемого вдоль образующей вала, отличающийся тем, что вал перед обработкой упруго деформируют за счет изгибающих моментов, приложенных к его концам, в направлении, обратном исходному прогибу, на величину f_перег=f_исх,
где f_пеpег - величина перегиба вала, отсчитанная от линии центров, мм;
f_исх - величина исходного прогиба вала перед обработкой, мм;
L - длина вала, мм;
l - длина обрабатываемого участка, расположенная симметрично относительно середины вала, мм;
r - радиус обрабатываемого вала, мм;
a - глубина залегания технологических остаточных напряжений от обработки поверхностным пластическим деформированием, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1