Деформирующий элемент протяжек и матриц Советский патент 1990 года по МПК B24B39/02 B23D43/02 

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к деформирующим инструментам типа протяжек и матриц, предназначенных соответственно для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей.

Цель изобретения - повышение стойкости инструмента за счет уменьшения сдвигающих напряжений в покрытии.

На фиг. 1 показан предлагаемый элемент, продольный разрез; на фиг. 2 - второй вариант элемента; на фиг. 3 - элемент со скруглением; на фиг. 4 - элемент с плавным переходом между образующими передней поверхности и обратного конуса; на фиг. 5 - - элемент с вогнутой образующей передней поверхности; на фиг. 6 - элемент с выпуклой передней поверхностью; на фиг. 7 - элемент матрицы, продольный разрез.

Предложенный деформирующий элемент (фиг. 1) содержит подложку 1 (корпус) в виде кольца, на которой выполнены передняя поверхность 2, образующая которой наклонена под углом а, цилиндрическую ленточку 3 и обратный конус 4 с образующей, имеющей наклон по углом а Передняя поверхность 2 подложки и обратный конус 4 выполнены с пересечением между собой в плоскости, перпендикулярной оси элемента и условно названной основанием передней поверхности 2 (в ней расположен отрезок ОВ). Износостойкое покрытие 5 с толщиной с нанесено только до основания передней поверхности, т. е, в разрезе до т. О. На нем слева от т. О абразивной доводкой образована ленточка 3 с шириной Ь. При таком исполнении и расположении ленточка 3 не подвергается напряжениям изгиба и

СД

О 00 00 СЛ

сдвига, поскольку этому препятствует материал подложки 1.

Известно, что чаще рекомендуется угол . Допустим, что детонационным напылением получен слой с толщиной ,1. Тогда ширина ленточки равна

5ШОС

12 с.

Таким образом, получены значения ширины ленточки, наиболее близкие к рекомендуемым. Но детонационным методом могут быть получены покрытия и с большими толщинами. В этих случаях ширина ленточки 3 может быть уменьшена. Так, ленточка 3 (фиг. 2) выполнена с плавным переходом своей боковой поверхности в обратный конус 4, при этом толщина m ленточки, измеренная по отношение к т. О, составляет не более (0,2-0,4) С. Поскольку ленточка 3 возвышается над т. О на относительно небольшую величину, то в небольшой степени ухудшаются ее свойства сопротивлению из- i иба.

Зона пересечения передней поверхности 6 покрытия с поверхностью ленточки 3 в определенной степени является концентратором напряжения. Его вредное влияние может быть уменьшено путем скругления указа иных поверхностей дугой 7 радиуса R (фиг. 3). Это целесообразно в условиях относительно толстых слоев покрытия, т. е. когда требуется уменьшить ширину ленточки b до общепринятых величин. При решении той же задачи переход между поверхностями 6 и 2 может быть выполнен с помощью фаски 8, имеющей угол наклона (фиг. 4). В обоих случаях обеспечивается ширина ленточки не более ,, где d -- диаметр ленточки. Когда нанесены тонкие слои, получают ширину ленточки b меньше общепринятых значений. Ее увеличивают путем выполнения скругления радиуса R между передней поверхностью и обратным конусом подложки. Тот же результат .достигается, если передняя поверхность выполняется в виде поверхности вращения с выпуклой образующей радиуса R2 (фиг. 6). В условиях, когда толщина покрытия относительно большая, ширина ленточки b мо- жег быть уменьшена до общепринятых значений путем выполнения передней поверхности в виде поверхности вращения с вогнутой образующей. Угол наклона а этой образующей является переменным и имеет наибольшее значение в зоне ее пересечения с обратным конусом. К тому же вогнутая образующая оказывает благоприятное влияние на уменьшение напряжений изгиба покрытия.

В равной степени описанное относится к деформирующему элементу матрицы, предназначенной для обработки наружных поверхностей (фиг. 7).

Предложенный деформирующий элемент в составе протяжки работает следующим образом.

Протяжку с установленной на нее деталью подсоединяют к патрону станка. При рабочем перемещении элемент передней поверхностью покрытия вызывает пластическую деформацию детали. Поскольку созданы благоприятные условия для снижения напряжения изгиба на ленточке, деформирующий элемент в меньшей степени подвержен их отрицательному воздействию. В значительно меньшей степени элемент подвергается сдвигу ленточки, поскольку напряжения сдвига воспринимаются подложкой не в горизонтальной плоскости, а под углом. По окончании обработки протяжку отсоединяют от станка. При использовании матрицы деталь в виде втулки или стержня проталкивают через деформирующий элемент, обрабатыQ вая наружную цилиндрическую поверхность.

Деформирующий элемент в составе протяжки работает при следующих режимах. Скорость обработки определяется возможностями протяжного станка и выбирается из

g диапазона 2-10 м/мин. Натяг на элемент выбирается в диапазоне 0,01-0,3 мм в зависимости от того, выполняет элемент черновую или чистовую обработки. Если элемент используется в составе матрицы, то скорость обработки зависит от возможностей прес0 са, а максимальные значения натяга при обработке стержней выбираются меньшими, чем при обработке втулок.

Известно, что применяемые износостойкие покрытия имеют напряжения на изгиб в

5 три раза меньше, чем на сжатие. В базовом элементе подложка не имеет возможности уменьшить отрицательное воздействие изгиба и сдвига, что приводит в зоне ленточки к разрушению и шелушению. При этом возрастает износ (уменьшается стойкость), существенно увеличивается шероховатость. Указанные изменения ведут также к увеличению усилия протягивания, т. е. процесс становится более энергоемким. В отличие от известного элемента в предложенном эле5 менте созданы благоприятные условия на- гружения ленточки. Усилия, действующие на ленточку, воспринимаются подложкой. Ленточка в большей степени работает на сжатие. Сдвиг действует на ленточку не в горизонтальной плоскости, а под углом, т. е.

0 условия нагружения от сдвига также становятся благоприятными.

Преимущества предложенного элемента могут быть доказаны на примере обработки детали электропоезда - втулки, изго- 5 тавливаемой из стали 35 и имеющей размеры, мм: диаметр отверстия 458 мм, диаметр наружной поверхности 58 мм, длину 50 мм. Требуемая шероховатость обработан,ной внутренней поверхности ,25- 0,63 мкм. В составе протяжек использовались два вида элементов - базовый и предложенный. В обоих случаях подложка изготовлялась из стали У8, термообработан- ной до HR С 48-52. Покрытие состояло из твердого сплава ВК15. Оно нанесено детонационным методом, после чего осуществлена абразивная доводка. Толщина покрытия составляла 0,12 мм. Угол наклона образующей передней поверхности покрытия был равен 5°. Предложенный элемент имел конструкцию, представленную на фиг. 2. При толщине покрытия 0,12 мм ширина ленточки после абразивной доводки была равной

ь

с 0,12. sin5° 0,087

1,4 мм,

т. е. ширина ленточки обеспечена в рекомендуемых пределах.

На черновых элементах натяг в обоих случаях принят равным 0,2 мм, скорость протягивания 4 м/мин. При обработке известными элементами разрушение покрытия в зоне ленточки отмечалось после протягивания 185 деталей, при этом шероховатость обработанных поверхностей до разрушения обеспечивалась равной ,6-0,4 мкм, а после разрушения возросла до ,6-2,3 мкм и более.

Протяжка с предложенными элементами обеспечила обработку 450 деталей без видимых изменений в зоне ленточки, т. е. разрушения ленточки не наблюдались. При этом шероховатость обработанной поверхности обеспечивалась в тех же пределах (Ra 0,6-0,4 мкм).

5

Формула изобретения

1.Деформирующий элемент протяжек и матриц, содержащий подложку с передней поверхностью и обратным конусом, а также детонационное твердосплавное износостойкое покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет уменьшения сдвигающих напряжений в покрытии, передняя поверхность и обратный конус подложки выполнены пересекающимися, при этом покрытие нанесено на переднюю поверхность подложки, а в зоне пересечения указанных поверхностей на покрытии выполнена цилиндрическая ленточка.

2.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зона сопряжения цилиндрической ленточки с обратным конусом очерчена по радиусу, а толщина ленточки, измеренная по отношению к точке пересечения передней поверхности подложки и обратного конуса, составляет не более (0,2-0,4) с, где с - толщина покрытия на передней поверхности.

3.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зона пересечения передней поверхности и ленточки на покрытии выполнена радиусной, при этом ленточка выполнена с шириной

5 не более 0,35л/й, где d - диаметр ленточки.

4.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пересечение передней поверхности подложки и обратного конуса выполнено радиусным.

5.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что передняя поверхность подложки выполнена в виде поверхности вращения с вогнутой образующей.

6.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что передняя поверхность подложки выполнена в виде поверхности вращения с выпуклой образующей.

0

0

5

Изобретение относится к обработке материалов давлением и предназначено для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей. Цель изобретения - повышение стойкости инструмента за счет уменьшения сдвигающих напряжений и покрытий. Деформирующий элемент протяжки содержит подложку в виде кольца, на которой выполнены пересекающиеся между собой передняя поверхность и обратный конус. На переднюю поверхность нанесено износостойкое покрытие, на котором образована ленточка, расположенная в зоне указанного пересечения. Зона пересечения между передней поверхностью покрытия и ленточкой может быть скруглена или на ней может быть выполнена фаска. Передняя поверхность подложки может быть выполнена выпуклой или вогнутой в зависимости от того, следует стремиться к увеличению или уменьшению ширины ленточки. Деформирующий элемент предлагаемой конструкции обеспечивает более благоприятные условия нагружения ленточки на покрытии, т.к.сдвигающие напряжения воспринимаются подложкой. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

об 5

Фиг. 2

об QL s

ФигЛ

Фиг.3

Фиг. 5

Фиг. 7