Шерешевский тернер и его метод¶
Шерешевский тернер — это метод обработки металлов давлением, при котором заготовка деформируется вращающимися роликами, обкатывающими её по замкнутому контуру, а также фамилия советского инженера Николая Николаевича Шерешевского, разработавшего и внедрившего в промышленность ряд технологий ротационного выдавливания и профилирования. В узком смысле под «шерешевским тернером» в технической литературе понимают конструкцию станка и инструмента для ротационной обкатки (накатки) цилиндрических и конических деталей, а также способ формообразования тонкостенных оболочек без снятия стружки.
¶Происхождение метода
Ротационные методы обработки металлов давлением начали развиваться в первой половине XX века, когда потребовалось массово изготовлять тонкостенные осесимметричные детали — гильзы, корпуса, оболочки, посуду, элементы арматуры. Традиционные токарная обработка и штамповка не всегда подходили: первая давала отходы стружки и разрушала волокна металла, вторая требовала дорогостоящих штампов и мощных прессов.
В СССР в 1930–1950-е годы работы по ротационному выдавливанию и обкатке вели коллективы под руководством Н. Н. Шерешевского. Его разработки касались как технологии (режимы обкатки, схемы деформирования, выбор материалов), так и конструирования специализированного оборудования — так называемых тернеров, то есть обкатных станков с роликовыми головками. Термин «тернер» восходит к английскому to turn — «точить, обкатывать», и в советской технической литературе закрепился именно в связи с работами Шерешевского.
¶Устройство и принцип действия
Конструктивно шерешевский тернер представляет собой станок, в котором заготовка закрепляется в шпинделе или на оправке и вращается, а деформирующие ролики, установленные в обойме, совершают сложное движение — обкатывают поверхность заготовки, постепенно прижимаясь к ней и формируя требуемый профиль.
Основные узлы:
- Шпиндельный узел — обеспечивает вращение заготовки или оправки с заданной частотой.
- Роликовая головка (обойма) — держит один или несколько деформирующих роликов, расположенных по окружности.
- Механизм подачи — осуществляет радиальное или осевое перемещение роликов.
- Оправка (пуансон) — задаёт внутренний контур детали при выдавливании.
- Привод и система управления — регулируют частоту вращения, усилие и скорость подачи.
При обработке металл заготовки под действием роликов пластически течёт, заполняя пространство между оправкой и роликами. Волокна металла не перерезаются, а перераспределяются вдоль контура детали, что повышает прочность и герметичность изделия.
¶Технологические разновидности
В рамках метода различают несколько схем:
| Схема | Характеристика | Типичные изделия |
|---|---|---|
| Ротационное выдавливание | Заготовка-диск или стакан обжимается роликом на оправке | Оболочки, корпуса, гильзы |
| Ротационная обкатка (накатка) | Поверхность упрочняется без существенного изменения размеров | Валы, оси, посадочные поверхности |
| Ротационное профилирование | Формирование канавок, рёбер, буртов | Детали арматуры, крепёж |
| Раскатка кольцевых заготовок | Увеличение диаметра кольца роликами | Подшипниковые кольца, обечайки |
Каждая схема отличается кинематикой инструмента, степенью деформации за один проход и требованиями к материалу заготовки.
¶Применение
Шерешевский тернер и родственные ему ротационные методы нашли применение в нескольких отраслях:
- Общее машиностроение — изготовление корпусов, крышек, переходников, элементов трубопроводной арматуры.
- Приборостроение — тонкостенные кожухи, экраны, корпуса приборов.
- Авиационная и ракетная техника — лёгкие оболочки, обечайки, детали из алюминиевых и титановых сплавов.
- Производство посуды и бытовых изделий — кастрюли, чайники, кружки, где ротационное выдавливание даёт бесшовный корпус.
- Электротехника — корпуса электродвигателей, кожухи, экранирующие элементы.
Метод экономически эффективен при серийном и крупносерийном производстве: он снижает расход металла по сравнению с обработкой резанием, уменьшает число операций и позволяет получать детали с высоким качеством поверхности.
¶Преимущества и ограничения
К достоинствам метода относят:
- отсутствие или минимум стружкообразования;
- упрочнение поверхностного слоя металла;
- возможность обработки тонкостенных деталей;
- высокую точность размеров при правильной настройке станка;
- относительно невысокую стоимость инструмента по сравнению со штампами.
Ограничения связаны с тем, что метод применим прежде всего к осесимметричным деталям, требует пластичных материалов и тщательного подбора режимов. Хрупкие и малопластичные сплавы обрабатывать ротационным выдавливанием затруднительно, а сложные неосесимметричные формы таким способом не получают.
¶Значение и развитие
Работы Шерешевского и его школы заложили основу советской технологии ротационного деформирования, которая позже развивалась в отраслевых институтах и на предприятиях. С появлением станков с ЧПУ ротационные тернеры получили программное управление, что расширило номенклатуру деталей и повысило точность. Современные аналоги метода — ротационная вытяжка, давильно-раскатные станки, обкатные головки с многороликовыми схемами — используются в металлообработке по всему миру и восходят к тем же принципам, что были сформулированы в ранних работах по обкатке металла.
Источники: техническая литература по обработке металлов давлением; труды по ротационному выдавливанию и обкатке; справочники по холодной штамповке и профилированию.