CC BY
71
Discusses the stress-strain state and force parameters ofprocess of deformation of a flat round billet.
Key words: kitchen, «полутор», ring matrix.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, Boyko-OA @yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasko Aleksej Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, aleksey. n.pasko@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Ekimova Oksana Anatolevna, postgraduate, Bo yko-OA @ yandex. ru, Russia, Tula, Tula state University
УДК. 621.7, 539.3
ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК С ВНУТРЕННИМИ РИФЛЕНИЯМИ
О.Н. Митин, В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева
В статье проанализированы основные технологии получения цилиндрических заготовок с внутренним рифлением и выявлена наиболее эффективная.
Ключевые слова: анализ, технологический процесс, пуансон, матрица, рифление, редуцирование.
В специальных отраслях машиностроения существует ряд деталей, имеющих форму цилиндра, на внутренних поверхностях которых есть резьба в виде канавок (рифлей) (рис.1). Для получения таких деталей применяются такие способы, как обработка металла резаньем, радиальный обжим, прокатка с использованием накатников, редуцирование цилиндрической заготовки с помощью профильного пуансона через цилиндрическую матрицу и т. д.
Прокатка с использованием накатников (рис.2), которые представляют собой стержни с нарезанной резьбой, соответствующей профилю накатываемой резьбы, с заборной и калибрующей частями и хвостовиком. Внешне они подобны метчикам, но, в отличие от них, не имеют стружечных канавок и, соответственно, режущих зубьев.
Формирование резьбы осуществляется также методом холодного пластического деформирования, но,в отличие от роликов и плашек, при этом имеет место не трение качения, а трение скольжения, вызывающее повышенный износ инструмента. По сравнению с метчиками накатники обладают большей прочностью, обеспечивают получение точных резьб с
низкой шероховатостью поверхности, повышение прочности резьбы (до 20 %). Наибольшее применение они нашли в приборостроении при накатке резьбы в пластичных материалах,в листовых заготовках из цветных металлов с длиной резьбы меньше диаметра, а также при накатке резьбы в глухих отверстиях в вязких и мягких сталях.
Рис.1. Изделие с внутренним рифлением в разрезе
/
А,
г
Рис. 2. Накатник для внутренней резьбы: а - конструкция накатника; б, в - профили продольного сечения накатника; г - профили поперечного сечения накатника
В работе [1] представлено устройство для накатки внутренних зубчатых профилей. Устройство (рис.3) содержит матрицу, эталонное зубчатое колесо, накатник, смонтированный с возможностью вращения и осевого перемещения, механизм съема готового изделия, механизм осевого сжатия заготовки, включающий плиту.
Рис. 3. Устройство для накатки внутренних зубчатых профилей 1 - направляющая стойка; 2 - основание; 3 - неподвижная плита;
4 - зубчатое колесо; 5 -два гидроцилиндра; 6 - накатник;
7 - эксцетриковая втулка; 8 - опорная подушка; 9 - корпус;
10 - червячный механизм; 11 - торцовой подшипник; 12 - крышки;
13 - траверсы; 14 - корпус редуктора, 15 - торцевые подшипники;
16 - крышка; 17 - зубчатый венец; 18 - штоки; 19 - втулка;
20 - заготовка; 21 - матрица; 22 - плита; 23 -шток; 24 - гидроцилиндр; 25, 28 - крышка; 26 - шток выпрессовки; 27 - распределитель; 29 - уплотнительные кольца; 30 - втулка; 31 - подшипник скольжения
Механизм перемещения плиты выполнен в виде гидроцилиндра, шток которого является гидроцилиндром механизма съема (выпрессовки) заготовки. Подача жидкости в полости гидроцилиндров осуществляется через распределитель, закрепленный на основании. Накатник снабжен элементом подпора в виде опорной подушки, жестко закрепленной на эксцентриковой втулке, имеющей цилиндрическую опорную поверхность, взаимодействующую с цилиндрической опорной поверхностью накатника.
Внутреннее рифление в обрабатываемой заготовке также можно получить обработкой резаньем. С помощью данного способа можно получить резьбу, которая представляет собой винтовую канавку определенного профиля, прорезанную на цилиндрической или конической поверхностях. На токарных станках ее выполняют посредством двух равномерных движений — вращения заготовки и поступательного перемещения режущего инструмента вдоль ее оси.
Внутреннюю резьбу обрабатываемой заготовки можно получить с помощью нарезания резьбонарезными головками с призматическими гребенками, режущие кромки которых располагаются на одном диаметре и имеют заходный конус (рис.4).
Число гребенок в комплекте зависит от размера головки. Гребенки смещены в комплекте относительно друг друга в соответствии с углом подъема винтовой линии нарезаемой резьбы. Гребенки 2 расположены в радиальных пазах корпуса 6 резьбонарезной головки, торец которого закрыт фланцем 1. Гребенки 2 могут перемещаться по конической части втулки 4, в результате чего изменяется расстояние от оси головки до рабочей части гребенки. Втулка 4 связана с тягой 5 и перемещается внутри корпуса 6 (вдоль оси) с сердечником 10 под действием пружины 13 или от рукоятки 11 с шаровым наконечником 8. Тяга 5 связана с втулкой резьбовым соединением, а с сердечником 10 - проточкой, в которую входит стопор 7. Корпус 6 имеет паз, по которому перемещается рукоятка 11. Наладку резьбонарезной гребенки на размер производят по рабочему резьбовому калибру, по эталонной детали или по кольцу, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру резьбы. Наладку на размер резьбонарезных гребенок производят при снятых фланце 1 и стопоре 17. В освободившееся отверстие на шлицы 3 вставляют торцовы ключ, которым поворачивают по резьбе тягу 5 внутри втулки 4. Последняя удерживается от вращения стопором 16, который входит в осевой паз. Вращая тягу 5, можно выдвигать или убирать внутрь корпуса 6 коническую часть втулки 4. При этом гребенки 2 или выдвигаются, увеличивая наружный диаметр резьбы, или сдвигаются к оси головки, уменьшая диаметр резьбы. Автоматическое отключение головки при окончании нарезания резьбы производится кольцом 15, которое упирается в торец детали.
Рис. 4. Невращающаяся винторезная головка для нарезания: внутренней резьбы: 1 - фланец; 2 - гребенка; 3 - шлицы; 4 - втулка;
5 - тяга; 6, 12 - корпус; 7,16,17,18 - стопор; 8 - шаровой наконечник; 9 - муфта; 10 - проточка; 11 - рукоятка; 14 - стержень;15 - кольцо;
19 - ролик; 20 - фигурный паз
Кольцо 15 устанавливают на нужный размер, перемещая на стержнях 14 относительно муфты 9, и фиксируют в нужном положении стопорами 18 в корпусе 12. Муфта 9 выполнена подвижно вдоль корпуса 6, а от проворота удерживается шпонкой-роликом 19. При окончании нарезания резьбы кольцо 15 упирается в торец детали и муфта 9 останавливается. Корпус 6 продолжает перемещаться и фигурный паз 20 муфты 9 поворачивает рукоятку 11 и выводит ее из прямого участка на фигурный участок паза в корпусе 6, направленный в сторону хвостовика. При этом пружина 13 смещает сердечник 10 вместе с клином 4 в сторону хвостовика, сводит гребенки к оси головки и выводит их из резьбы, что позволяет быстро отвести головку в исходное положение.
Рифли на внутреннюю поверхность стальных полос можно осуществить способом горячего обжатие на прокатных валах с ромбическим или
чечевичным рифлением (рис.5). Толщина полос может быть от 3 до 10 мм. Рифленую сталь изготавливают в листах и рулонах с односторонним рифлением.
а б
Рис. 5. Стальные полосы со (а) ромбическим и (б) чечевичным
рифлением
Область применения стальных рифленых полос определяется в зависимости от толщины стального листа. При этом тонкий лист используется в области гражданского строительства, а более толстый нашел свое применение в промышленности в качестве перекрытий различного назначения. Изделия из рифленого листа можно встретить, например, в метро, здесь он применяется для отделки ступенек лестницы, как раз таки, для предотвращения скольжения упрочнения пола.
Способ горячей прокатки стальных полос с односторонним рифлением. заключается в многопроходном обжатии полос с обжатием в заключительном проходе в рабочих валках, на поверхности бочки одного из которых выполнены лунки. Компенсация контактной асимметрии деформации, образующейся из-за наличия лунок на одном из валков, а также уменьшение градиентного влияния температуры от контактного взаимодействия валков с полосой.
Для того чтобы избежать перегрева рабочих валков горячую прокатку рифленых полос осуществляли с интенсивным охлаждением их бочек водой. Наличие лунок на одном из рабочих валков приводило к появлению контактной асимметрии деформации на сторонах полосы, что при наличии интенсивного охлаждения валков в конечном итоге вело к интенсификации механизма износа и трещинообразования в активном слое бочек.
Недостатком данного способа нанесения рифлей в некоторых случаях является низкая стойкость рабочих валков из-за циклических термических и силовых нагрузок, возникающих в процессе горячей прокатки полос, что увеличивает расход рабочих валков и снижает качество стальных полос с односторонним рифлением.
Также можно нанести рифление на внутреннюю поверхность обрабатываемой заготовки с помощью редуцирования ее через цилиндрическую матрицу с помощью профильного пуансона.
При использовании данного метода используется последовательность следующих операций
- на первой операции происходит формирование серии ответных впадин от зубьев пуансона;
- на второй съем полученного полуфабриката с пуансона;
- на третий отжиг полуфабриката;
- на четвертой - термическая обработка.
Принципиальная схема редуцирования цилиндрической заготовки профильным рифленым пуансоном на рис. 6.
3
Рис. 6. Схема процесса редуцирования:
1 - пуансон; 2 - заготовка;3 - матрица
Данный метод позволяет получить изделие с более точными требуемыми размерами и высокой производительностью.
В результате проведенного анализа технологий нанесения рифтов на заготовках наиболее оптимальным является метод редуцирования.
Работа выполнена по государственному заданию Министерства образования и науки Российской Федерации на 2012-2014 годы и грантам РФФИ.
Список литературы
1. Пат. 2060091 РФ, МПК В21Н. Устройство для накатки внутренних зубчатых профилей/ Аксенов Л.Б., Востров В.Н., Шекерджиев Е.Р.; заявитель и патентообладатель Аксенов Л.Б. 8 с.
2. Митин О.Н., Иванов Ю.А. Анализ существующих технологий получения цилиндрических заготовок с рифлением // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 1. С. 150-156.
Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, начальник отдела, тр1-ы1а@,гатЫег.ги, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MANUFACTURING TECHNOLOGY CYLINDRICAL BILLETSINTERNAL
RIPPLED
O.N. Mitin
In the article the basic technology of cylindrical workpieces with internal ribs and found most effective.
Key words: analysis, process, punch, matrix, ribbed, reducing.
Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, head of department, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, JSC «NPO Splav»,
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 539.374; 621.983
ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛА В СТЕНКЕ ДЕТАЛИ ПРИ ВЫТЯЖКЕ С УТОНЕНИЕМ ТОЛСТОСТЕННЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ЗАГОТОВОК
В.Ю. Травин, А.Н. Исаева
Выявлены закономерности изменения величины повреждаемости материала в стенке детали от технологических параметров вытяжки с утонением толстостенных осесимметричных заготовок из анизотропных материалов.
Ключевые слова: вытяжка с утонением, анизотропный материал, заготовка, пуансон, матрица, деформация, напряжение, повреждаемость, механические свойства.
В различных отраслях машиностроения широкое распространение нашли толстостенные цилиндрические детали, изготавливаемые вытяжкой и вытяжкой с утонением стенки. К ним предъявляются повышенные требования к механическим характеристикам и показателям качества. Вытяжку с утонением применяют при изготовлении цилиндрических деталей высотой до 10 диаметров из материалов, обладающих достаточной пластичностью в холодном состоянии. Вытяжка с утонением позволяет получать детали, имеющие относительно точные размеры и высокие прочностные свойства, в два-три раза превышающие прочность исходного материала. Это обеспечивается упрочнением металла при деформировании в сочетании с соответствующей термической обработкой [1, 2].
