PL210091B1

PL210091B1 - Device for dynamic hammering of metal surface

Info

Publication number: PL210091B1
Application number: PL377600A
Authority: PL
Inventors: Bogdan Nowicki
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2011-12-30
Also published as: PL377600A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do dynamicznego młoteczkowania powierzchni metali, przeznaczone do obróbki powierzchniowej zgniotem powierzchni płaskich, krzywoliniowych oraz krawędzi wewnętrznych.The subject of the invention is a device for dynamic hammering of metal surfaces, intended for the surface treatment of flat, curvilinear and internal edges by work.

Znane są urządzenia do dynamicznej obróbki zgniotem powierzchni płaskich i obrotowych poprzez kulowanie. Obróbka realizowana jest za pomocą obrotowych narzędzi z tarczami posiadającymi promieniowe kanały, w których są umieszczone przesuwnie stalowe kulki wystające poza obrys tarcz. Kulki te podczas wzajemnego ruchu obrotowego obrabianego przedmiotu i tarczy kulownicy uderzają z dużą prę dkością w powierzchnię przedmiotu obrabianego wprowadzając w jego warstwę wierzchnią zgniot i naprężenia ściskające. Urządzenia te mają znaczne gabaryty i stosowane są do obróbki maszynowej elementów obrotowych i płaskich w warunkach produkcji seryjnej lub masowej.There are known devices for dynamic cold work of flat and rotating surfaces by peening. The machining is carried out using rotating tools with discs having radial channels in which steel balls are placed, protruding beyond the outline of the discs. These balls, during the mutual rotation of the workpiece and the bullet wheel, hit the surface of the workpiece with high speed, causing its surface layer to be compressed and subjected to compressive stresses. These devices have large dimensions and are used for machining of rotating and flat elements in the conditions of serial or mass production.

Znane są także urządzenia do obróbki i regeneracji powierzchni metalowych za pomocą obrotowych narzędzi typu „roto peen” w postaci zamocowanych promieniowo do obrotowej głowicy elastycznych łączników w postaci płatów do których przymocowane są elementy nagniatające, na przykład w postaci kulek ze stali, węglików spiekanych lub z innego twardego materiału. Podczas obróbki narzędzia tego typu obracają się z prędkością rzędu kilku tysięcy obrotów na minutę, a elementy nagniatające uderzające w odpowiednio usytuowaną obrabianą powierzchnię powodują jej umocnienie. Narzędzia te mają ograniczoną trwałość z powodu podatności elementów nagniatających na odklejanie i odpadanie od głowicy, podatności narzędzia na uszkodzenie podczas uderzania w krawędzie bądź naroża obrabianego przedmiotu, a także ze względu na wrażliwości na wysokie temperatury.There are also known devices for the treatment and regeneration of metal surfaces by means of rotating tools of the "roto peen" type in the form of flexible connections in the form of panels radially attached to the rotary head, to which burnishing elements are attached, for example in the form of steel balls, sintered carbides or other hard material. During machining, tools of this type rotate at a speed of several thousand revolutions per minute, and the burnishing elements hitting the appropriately positioned treated surface cause it to strengthen. These tools have a limited life due to the susceptibility of the burnishing elements to detach and fall off the head, the susceptibility of the tool to damage when hitting edges or corners of the workpiece, and also due to its sensitivity to high temperatures.

Urządzenie do dynamicznego młoteczkowania powierzchni metali, posiadające obrotową głowicę w postaci dwóch tarcz i uchwytu trzpieniowego, w której pomiędzy tarczami są zamocowane obrotowo w płaszczyźnie promieniowej elementy nagniatające z zakończonymi wypukłe końcówkami roboczymi wystającymi na obwodzie poza obrys tarcz, według wynalazku charakteryzuje się tym, że elementy nagniatające stanowią pręty osadzone obrotowo jednym końcem na sworzniach zamocowanych w tarczach głowicy poprzez sprężyste wkładki, przy czym końcówka robocza każdego pręta wystająca poza obrys tarcz, ma zróżnicowane położenie w kierunku promieniowym względem osi obrotu głowicy.A device for dynamic hammering of metal surfaces, having a rotating head in the form of two discs and a spindle holder, in which burnishing elements are rotatably mounted in a radial plane between the discs, with convex working tips that protrude beyond the outline of the discs on the circumference, according to the invention, that the elements are The burnishing tools are rods rotatably mounted at one end on bolts fixed in the head discs through elastic inserts, the working end of each bar protruding beyond the disc outline, having a different position in the radial direction with respect to the head rotation axis.

W korzystnym wykonaniu głowicy sworznie, na których s ą osadzone prę ty, są usytuowane w róż nych odległościach od osi obrotu głowicy.In a preferred embodiment of the head, the pins on which the rods are mounted are located at different distances from the axis of rotation of the head.

W alternatywnym wykonaniu gł owicy, prę ty zamocowane na sworzniach mają róż n ą dł ugość odcinka pomiędzy sworzniem a końcówką roboczą, przy czym sworznie są osadzone w tarczach w jednakowych odległościach od osi obrotu głowicy.In an alternative version of the head, the rods mounted on the pins have a different length of the section between the pin and the working end, the pins being embedded in the discs at equal distances from the axis of rotation of the head.

Głowica według wynalazku ma prostą zwartą i trwałą konstrukcję. Zastosowanie sprężystych wkładek pozwala na obniżenie sił działających na oś elementu nagniatającego, ograniczenie drgań podczas pracy głowicy jak też na znaczną redukcję poziomu hałasu generowanego podczas obróbki. Zróżnicowanie położenia końcówek roboczych realizowane przez różne usytuowanie sworzni względem osi obrotu głowicy lub różną długość prętów, umożliwia bardziej równomierne rozłożenie śladów ich uderzeń na obrabianej powierzchni w pasie obróbki o założonej szerokości.The head according to the invention has a simple, compact and durable structure. The use of elastic inserts allows for lowering the forces acting on the axis of the burnishing element, limiting vibrations during the head operation as well as significantly reducing the noise level generated during machining. Diversification of the position of the working tips realized by different positions of the pins in relation to the axis of rotation of the head or different lengths of the bars, allows for a more even distribution of their impact marks on the treated surface in the processing strip of the assumed width.

Wynalazek uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do dynamicznego młoteczkowania powierzchni metali, z jednakowymi elementami nagniatającymi mocowanymi w różnej odległości od osi obrotu głowicy, w perspektywie, fig. 2 przedstawia głowicę urządzenia z fig. 1 w widoku czołowym, fig. 3 przedstawia urządzenie do dynamicznego młoteczkowania powierzchni metali, z elementami nagniatającymi o zróżnicowanej długości, w perspektywie, a fig. 4 przedstawia głowicę urządzenia z fig. 3 w widoku czołowym.The invention is illustrated by an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a device for dynamic hammering of metal surfaces, with identical burnishing elements mounted at different distances from the axis of rotation of the head, in perspective, Fig. 2 shows the head of the device from Fig. 1 in perspective view. 3 is a perspective view of the device for dynamic hammering of metal surfaces with burnishing elements of different lengths, and Fig. 4 is a front view of the head of the device of Fig. 3.

Jak przedstawiono na fig. 1 i fig. 2, urządzenie do dynamicznego młoteczkowania powierzchni metali jest wyposażone w obrotową głowicę i w postaci dwóch tarcz i uchwytu trzpieniowego. Do głowicy 1, pomiędzy jej tarczami, są zamocowane w płaszczyźnie promieniowej elementy nagniatające w postaci jednakowych prętów 2, które wystają swobodnym końcem poza obrys tarcz. Swobodny koniec każdego pręta 2 zaopatrzony jest w wypukłą końcówkę roboczą. Pręty 2 są osadzone obrotowo jednym końcem na sworzniach 4 zamocowanych w tarczach głowicy 1 poprzez sprężyste wkładki 3 wykonane z elastycznego tworzywa. Sworznie 4 mają osie usytuowane równolegle do osi obrotu tarcz i są zabezpieczone przed przemieszczeniami osiowymi. Osie podłużne prętów 2 są prostopadłe do osi sworzni 4. Końcówka robocza każdego pręta 2, wystająca poza obrys tarcz, ma zróżnicowane położenie w kierunku promieniowym względem osi obrotu głowicy 1, zrealizowane przez zamocowanieAs shown in Figs. 1 and 2, the device for dynamic hammering of metal surfaces is equipped with a rotating head and in the form of two discs and a spindle holder. To the head 1, between its discs, burnishing elements in the form of identical rods 2 are fastened in a radial plane, which extend beyond the outline of the discs with their free ends. The free end of each rod 2 is provided with a convex working tip. The rods 2 are rotatably mounted at one end on the bolts 4 fixed in the head disks 1 through elastic inserts 3 made of flexible material. The pins 4 have axes situated parallel to the axis of rotation of the discs and are secured against axial displacement. The longitudinal axes of the bars 2 are perpendicular to the axis of the pins 4. The working end of each bar 2, protruding beyond the outline of the discs, has a different position in the radial direction in relation to the axis of rotation of the head 1, achieved by mounting

PL 210 091 B1 sworzni 4 w tarczach w różnych odległościach od osi obrotu głowicy 1. Na fig. 2 zasięg roboczy głowicy i zaznaczony jest okręgiem R wyznaczonym przez zasięg swobodnego końca najbardziej wysuniętego elementu nagniatającego zawieszonego na sworzniu 4 o osi usytuowanej w największej odległości od osi obrotu głowicy 1, na okręgu Rn.The working range of the head i is marked by the circle R defined by the range of the free end of the most protruding burner element suspended on the pin 4 with the axis located at the greatest distance from the axis of the bolts 4 in the discs at different distances from the axis of rotation of the head 1. Fig. 2 rotation of the head 1 on the circle Rn.

Głowica 1' urządzenia przedstawiona na fig. 3 i fig. 4 różni się od głowicy 1 z fig. 2 tym, że pręty 2, zamocowane na sworzniach 4, mają różną długość na odcinku pomiędzy osią sworznia 4 a końcówką roboczą, przy czym sworznie 4 są osadzone w tarczach w jednakowych odległościach od osi obrotu głowicy 1'. Dzięki temu końcówki robocze mają zróżnicowane położenie w kierunku promieniowym względem osi obrotu głowicy 1', przez co różny jest ich zasięg podczas obróbki. Na fig. 4 zasięg roboczy głowicy 1' zaznaczony jest okręgiem R wyznaczonym przez zasięg swobodnego końca najdłuższego elementu nagniatającego, przy czym wszystkie pręty 2 zawieszone są na sworzniach 4 o osiach usytuowanych w jednakowych odległości ach od osi obrotu głowicy 1', na okręgu R'.The head 1 'of the device shown in Fig. 3 and Fig. 4 differs from the head 1 in Fig. 2 in that the rods 2 mounted on the pins 4 have different lengths along the distance between the axis of the pin 4 and the working end, the pins 4 being are seated in the discs at equal distances from the axis of rotation of the head 1 '. As a result, the working tips have different positions in the radial direction with respect to the axis of rotation of the head 1 ', so that their reach during machining is different. In Fig. 4, the working range of the head 1 'is marked with a circle R defined by the range of the free end of the longest burnishing element, all bars 2 suspended on pins 4 with axes located at equal distances from the axis of rotation of the head 1', on the circle R ' .

Głowica urządzenia jest napędzana jest z wysokoobrotowego silnika lub ręcznej szlifierki i wykonuje wraz z uchwytem trzpieniowym ruch obrotowy. Z uwagi na sposób obróbki wypukła końcówka robocza na swobodnym końcu elementu nagniatającego powinna być zakończona czaszą kulistą lub powierzchnią o innym wypukłym kształcie. W zależności od wykonania i przeznaczenia głowicy, ilość elementów nagniatających może zawierać się w zakresie od dwóch do kilkudziesięciu. Położenie osi głowicy powinno być w przybliżeniu równoległe do tworzącej obrabianego przedmiotu znajdującego się w zasięgu końcówek roboczych, działających jako mikromłoteczki. Poruszające się z dużą prędkością elementy nagniatające uderzając w obrabianą powierzchnię generując w niej odkształcenia plastyczne, naprężenia ściskające oraz wygładzając powierzchnię, przy czym szerokość pasa obróbki wynika z różnic położenia końcówek roboczych względem osi głowicy. Głowica względem obrabianej powierzchni powinna wykonywać ruch posuwowy, nadawany ręcznie lub automatycznie, zapewniający równomierną obróbkę powierzchni.The head of the device is driven by a high-speed motor or a manual grinder and performs a rotary motion together with the spindle holder. Due to the method of processing, the convex working tip at the free end of the burnishing element should end with a spherical canopy or a surface with a different convex shape. Depending on the design and purpose of the head, the number of kneading elements may range from two to several dozen. The position of the head axis should be approximately parallel to the generatrix of the workpiece located within the reach of the working tips acting as micro-hammers. The burnishing elements moving at high speed hitting the treated surface generating plastic deformations, compressive stresses and smoothing the surface, while the width of the treatment strip results from the differences in the position of the working tips relative to the axis of the head. The head in relation to the treated surface should perform a feed movement, given manually or automatically, ensuring even surface treatment.

Claims

1. A device for dynamic hammering of metal surfaces, having a rotating head in the form of two discs and a spindle holder, in which the burnishing elements are rotatably mounted in a radial plane between the discs, with convex working tips protruding on the circumference beyond the outline of the discs, characterized in that the burnishing elements consist of rods (2, 2) rotatably mounted at one end on bolts (4) fixed in the head discs (1, 1) through elastic inserts (3), with the working end of each bar (2, 2) protruding beyond the disc outline, with various position in the radial direction with respect to the axis of rotation of the head (1,1 ').

2. Head according to claim A device according to claim 1, characterized in that the pins (4) on which the bars (2) are mounted, are located at different distances from the axis of rotation of the head (1).

3. Head according to claim A section according to claim 1, characterized in that the rods (2), mounted on the pins (4), have a different length of the section between the pin (4) and the working end, the pins (4) embedded in the discs at equal distances from the axis of rotation of the head (1) ).