Прогрессивные методы обработки глубоких отверстий (стр. 5 )

 

Таким образом, обеспечение обработки через промежуточные опорные катки возможно только при пяти и более роликах. Принимая во внимание, что если центробежное усилие Рсу увеличивается пропорционально с увеличением размеров катков, то пятироликовый инструмент обеспечивает максимальное усилие деформирования в схеме обработки с промежуточными опорными катками, так как с увеличением количества роликов их размеры уменьшаются. При компоновке инструмента по схеме раскатывания через промежуточные катки деформирующие ролики имеют размеры существенно меньше, чем опорные катки. Это позволяет производить обработку с меньшим усилием деформирования, а следовательно и с меньшей частотой вращения инструмента по сравнению с обработкой по схеме прямого раскатывания. На основе изложенного можно сделать вывод, что использование в инструменте деформирующих роликов рациональных диаметров, обеспечивающих достижение необходимого качества обработанной поверхности при минимальном усилии деформирования возможно лишь по схеме компоновки центробежного раскатника через промежуточные опорные катки в пятироликовом центробежном раскатнике.

Рис. 5.5. Центробежный раскатник:

1 – корпус; 2 – внутренняя полость; 3 – опорные катки; 4 – подшипник катка;

5 – ползун; 6 – паз радиальный; 7 – деформирующий ролик; 8 – шпилька;

9 – подшипник базирующего устройства; 10 – обойма; 11 – направляющая шпонка

Центробежный раскатник (рис. 5.5) состоит из корпуса 1, снабженного внутренней полостью 2, где располагаются инерционные узлы для создания усилия деформирования, каждый из которых включает два опорных катка 3, имеющих необходимые размеры и массу и установленных с помощью подшипников 4 в ползунах 5, размещенных в радиальных пазах 6 корпуса 1 таким образом, что на каждую пару опорных катков 3 опирается деформирующий ролик 7. В рассматриваемом инструменте направления осей радиальных пазов 6, ползунов 5, опорных катков 3, деформирующих роликов 7 и шпилек 8 совпадают и выполнены под углом самозатягивания «w» по отношению к оси вращения инструмента. Шпильки 8 служат для удержания деформирующих элементов – роликов 7 от выпадения при неработающем инструменте. Кроме того, на корпусе 1 посредством подшипника 9 крепится базирующее устройство, выполненное в виде обоймы 10, внутренняя поверхность которой охватывает наружное неподвижное кольцо подшипника 9, закрепленного на корпусе 1 посредством внутреннего кольца. Внешняя поверхность обоймы снабжена направляющими шпонками 11, наружная поверхность которых имеет диаметральный размер и форму обработанной поверхности. Наличие в предлагаемом инструменте базирующего устройства позволяет в процессе работы осуществлять его координацию по обработанной поверхности, является дополнительной опорой, придает устойчивость и снижает динамику процесса пластического деформирования, что повышает качество обработанной поверхности. Раскатывание осуществляется следующим образом. Центробежному раскатнику сообщается вращение, после чего он вводится в обрабатываемое отверстие детали. В результате вращения корпуса 1 вместе с инерционными узлами возникают центробежные силы, развиваемые массами опорных катков 3, установленных с помощью подшипников 4 в ползунах 5, которые перемещаются вдоль радиальных пазов 6. При этом на деформирующие ролики 7 действуют как центробежные силы, развиваемые их собственной массой, так и центробежные силы двух смежных опорных катков 3, обладающих по сравнению с ними более значительной массой. Поэтому, деформирующие ролики, совершая движение по круговой траектории, внедряются в обрабатываемый материал детали, осуществляя пластическое деформирование ее поверхности. Наличие инерционных узлов для создания усилия деформирования, вращающихся с заданными окружными скоростями, может образовывать диапазон центробежных сил, обеспечивающих расчетные усилия деформирования для обработки материалов с различными физико-механическими свойствами и микрогеометрическими параметрами. При этом постоянство необходимого усилия деформирования является главным фактором обеспечения стабильности качества обработанной поверхности, в том числе и глубины упрочненного слоя. Таким образом, описанная конструкция центробежного раскатника обеспечивает постоянство необходимого усилия деформирования при ППД, что является главным фактором формирования стабильного качества обработанной поверхности.

Реализация описанной конструкции может быть после выявления взаимосвязей между силовыми и конструктивными характеристиками центробежного раскатника и техническими показателями процесса ППД. Это может быть установлено с помощью теоретических и экспериментальных исследований, в которых необходимо также рассмотреть влияние геометрии контакта и напряженного состояния контактной зоны при раскатывании.

5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ЦЕНТРОБЕЖНОГО РАСКАТНИКА

Усилие деформирования при центробежном раскатывании непосредственно зависит от конструктивных параметров инструмента и частоты вращения. Расчетная схема для определения математической модели взаимосвязи конструктивных элементов и силовых факторов раскатника представлена на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Расчетная схема определения усилия деформирования:

Ψ – угол между смежными деформирующими элементами; h – угол между силой, действующей на деформирующий элемент со стороны опорного катка и хордой, соединяющей центры деформирующих элементов; b – угол между направлением усилия деформирования и хордой, соединяющей центры деформирующего элемента и опорного катка; d – зазор между опорным катком и обрабатываемым отверстием; 2а – зазор между смежными опорными катками; dр – диаметр деформирующих элементов; Rор – радиус окружности, описываемой центрами деформирующих элементов; dк – диаметр опорных катков; Rо – радиус обработанного отверстия; Rok– радиус окружности, описываемой центрами опорных катков; Pкц – центробежные силы, развиваемые опорными катками; Pк – сила, действующая на деформирующий элемент со стороны опорного катка; Pу – полное усилие деформирования

Угол между двумя смежными деформирующими роликами, а также опорными катками равен:

, (5.7)

где zp – количество деформирующих роликов и, соответственно, опорных катков в раскатнике.

, (5.8)

где rк – радиус опорного катка, Rо – радиус обработанного отвертия, a – зазор между смежными опорными катками, d – зазор между опорным катком и обрабатываемым отверстием.

Преобразовав выражение 5.8, находим значение радиуса опорного катка:

. (5.9)

Используя теорему косинусов, получаем зависимость для вычисления диаметров роликов

, (5.10)

где – радиус окружности, описываемой центрами опорных катков.

Объемы деформирующего ролика и опорного катка рассчитываются в зависимости от их формы, длины и диаметральных размеров.

Для цилиндрического катка объём определяется из известного выражения:

, (5.11)

где Lк – длина катка.

Для конического ролика объем определяется как

, (5.12)

где rб, rм – радиусы малого и большого сечения конического ролика, Lр – длина ролика.

Для бочкообразного ролика

. (5.13)

На расчетной схеме (см. рис. 5.6) показаны силы, приложенные к деформирующему ролику и суммарная сила Ру, являющаяся усилием деформирования.

Усилие, действующее на деформирующий элемент со стороны опорных катков, вычисляется по формуле

, (5.14)

где Pкп – центробежная сила, действующая на опорный каток.

Из схемы следует, что усилие деформирования складывается из центробежного усилия, создаваемого опорными катками и деформирующими роликами, которое можно определить по формуле

. (5.15)

Полное усилие деформирования будет складываться из усилий, действующих на деформирующий ролик со стороны опорных катков в инерционном узле, центробежной силы, создаваемой массой самого деформирующего ролика и центробежной силы, создаваемой массами узлов подшипников, на которые опираются катки:

. (5.16)

где Рср – центробежное усилие, действующее на деформирующий ролик.

На рис. 5.7 показана зависимость усилия деформирования от радиуса обрабатываемого отверстия при прямой схеме раскатывания и двух роликах, диаметры которых равны половине диаметров обрабатываемого отверстия, а на рис. 5.8 показана зависимость радиального усилия деформирования по схеме обработки через промежуточные катки для пятироликового раскатника при разных частотах вращения инструмента. Из сопоставления графических зависимостей видно, что при одних и тех же частотах вращения инструмента усилие деформирования по схеме через промежуточные катки больше, чем при обработке по прямой схеме раскатывания. Если учесть, что диаметры роликов при обработке через промежуточные катки имеют меньшие размеры, то можно сделать вывод, что раскатывание по схеме через промежуточные опорные катки обладает несомненным преимуществом по сравнению с раскатником, работающим по прямой схеме, т. к. при этом достигается меньшая частота вращения детали, а, следовательно, можно обрабатывать детали, начиная с диаметров 90 мм и выше.

 

Рис. 5.7. Зависимость усилия деформирования от радиуса обрабатываемого

отверстия и частоты вращения инструмента по схеме непосредственного

раскатывания. Количество катков zk = 2.

Материал катков и роликов – твердый сплав

Рис. 5.8. Зависимость усилия деформирования от радиуса обрабатываемого

отверстия и частоты вращения инструмента по схеме раскатывания

через промежуточные катки. Количество катков zр = 5.

Материал катков и роликов – твердый сплав

Г л а в а 6

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В КОНТАКТНОЙ ЗОНЕ

На качество обработанной поверхности решающее влияние оказывают интенсивность и характер распределения напряжений по площади контакта. В связи с этим при исследовании процесса ППД определение напряженного состояния в очаге деформации является одной из основных задач. Данному вопросу посвящено значительное количество работ [5, 10, 27, 31, 36, 41, 54, 56, 71 и др.]

Однако до конца задача не решена. Это связано с тем, что при деформировании поверхности детали перекатывающимся роликом необходимо одновременно учитывать многие факторы, влияющие на напряженное состояние в контакте: форму и размеры контактной зоны, глубину внедрения ролика в поверхность детали, скорость процесса деформирования, состояние и механические свойства материала детали, наличие образующейся волны, окружающей контактную зону, температуру в контакте, упрочнение и разупрочнение поверхностного слоя, наличие нормальных и касательных напряжений и т. п. Желание учесть все особенности деформирования приводит к созданию сложного математического аппарата для решения задачи, не всегда удобного в практических инженерных применениях. При решении контактной упруго-пластической задачи следует учитывать, что не все факторы оказывают одинаковое влияние на изменение качественного состояния поверхности, в связи с чем можно пренебречь малосущественными составляющими.

В ряде литературных источников указывается на возможность применения для описания упругопластической задачи хорошо зарекомендовавшего себя на практике метода определения напряженного состояния при упругом сближении тел под воздействием нормально действующих нагрузок. При этом полагают, что максимальные напряжения в наиболее нагруженной точке контактной зоны превышают предел упругости. Величина максимального напряжения по разным источникам [6, 28] может превышать предел упругости от 2 до 12 раз. В связи с большим расхождением во мнениях о величине максимального напряжения в каждом конкретном случае теоретические разработки необходимо подтверждать экспериментальными исследованиями. Еще одной особенностью применения упругой контактной задачи является то, что она применима для ограниченного количества деформируемых тел: шаров, цилиндров, плоскостей и поверхностей, имеющих произвольную кривизну, которые первоначально при отсутствии нагрузки соприкасаются в точке. Формы контурных линий контактов при нагружении указанных тел представляют собой эллипсы и прямоугольники. Для других форм контактов, в частности каплевидного, часто применяющегося в производственной практике при ППД коническими роликами, задача вообще не решена. Идея достижения требуемого результата заключается в том, чтобы перенести решение упругой задачи при контактировании двух деформируемых цилиндров с параллельными осями, дающих прямоугольный контакт, на решение задачи, когда форма контакта является более сложной.

При выборе конструктивных параметров центробежного раскатника целесообразно исходить из заданной площади и формы контактной зоны с тем, чтобы, определив характер распределения напряжений, перейти к определению усилия деформирования, а затем выбрать необходимый деформирующий ролик, при помощи которого обеспечивается необходимая контактная зона и распределение напряжений.

В качестве исходной информации примем решение задачи для деформирования вала с плоскостью (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Распределение напряжений по площади полосового контакта при деформировании плоскости валом

Распределение напряжений по ширине контактной зоны в этом случае опреляется по формуле:

, (6.1)

где z – текущая координата полуширины контакта (; – изменение полуширины контакта по его длине; σт(lk) – изменение напряжений по линии максимального нагружения ролика.

Разобьем тело ролика по длине контакта параллельными плоскостями, расположенными перпендикулярно его оси, на расстоянии lk друг от друга. Таким образом, весь ролик будет состоять как бы из набора тонких дисков, имеющих постоянные радиусы, которые меняются для каждого выделенного диска по длине ролика в соответствии с законом изменения его образующей. Для каждого из этих дисков применим формулу (6.1) для расчета напряженного состояния. Очевидно, напряженное состояние на всей площади контакта будет складываться из суммы элементарных решений для каждого диска в отдельности.

Для того чтобы иметь возможность пользоваться формулой (6.1), необходимо определить закон изменения максимальных напряжений σт(lk) по линии наибольшего нагружения ролика. Это линия, вдоль которой ролик максимально внедрен в поверхность обрабатываемой детали. При упругом контакте данная зависимость может быть записана в виде выражений

(6.2)

(6.3)

Сложнее определить функцию σт(lk) при упругопластическом деформировании, т. к. на этот счет в литературе отсутствуют сведения. Для нахождения закона изменения функции σт(lk) возможны два подхода. Первый из них сводится к тому, чтобы на основе априорных соображений предложить подходящую зависимость, а затем подтвердить ее экспериментально. Предположим, что удалось найти искомую функцию σт(lk). Тогда для полного усилия деформирования можно записать выражение:

. (6.4)

Если определить экспериментально значения усилия деформирования Py, изменение полуширины контакта zk(lk), длину контактной зоны Lk, и подставить их в приведенную зависимость (6.4), то, при правильно выбранной формуле изменения максимального напряжения по линии наибольшего внедрения ролика, написанное равенство должно превратиться в тождество.

Схема компоновки экспериментальной установки показана на рис. 6.2, где на основании 7 закреплена подставка 6, в которой устанавливается исследуемый образец 3, (валик или сегмент втулки). В поверхность образца деформирующий ролик 1, имеющий буртик толщиной 3 мм, вдавливается силой Ру. Ролик устанавливается в накладке по плотной посадке.

Рис.6.2. Схема экспериментального исследования распределения

напряжений по линии максимального нагружения:

1 − деформирующий ролик с пояском, 2 − накладка, 3 − исследуемый образец,

4 − индикатор часового типа с ценой деления 0,001 мм, 5 − штатив,

6 − подставка для образца, 7 − основание.

Другой подход заключается в аналитическом определении функции σт(lk) на основе теоретических исследований. Результатами теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что наиболее соответствующим является закон изменения функции σт(lk) в виде

, (6.5)

где − относительная деформация точек поверхности детали, расположенных на линии наибольшего нагружения ролика; εт, εв − относительные деформации, соответствующие пределу текучести σт и пределу временного сопротивления σв.

Траекториями точек поверхности детали являются, как показано в работе [52] циклоиды. Для этого случая относительная деформация будет рассчитываться по формуле:

. (6.6)

Подставляя выражение (6.6) при z = 0 в формулу (6.5) будем иметь выражение для расчета распределения напряжений по линии максимального нагружения в случае произвольного контакта.

В частном случае известны формулы для определения геометрических параметров контактной зоны при обработке цилиндрических поверхностей шариками и профильными роликами, в результате чего образуется эллипсная форма контакта. Формально можно считать, что закон изменения напряжений в зоне контакта при упругопластическом деформировании шариками и профильными роликами будут иметь тот же вид, что и при упругом контакте. Для эллипсного контакта эта формула будет иметь вид:

. (6.7)

При этом максимальное напряжение sm в центре площадки контакта, очевидно, должно превышать напряжение текучести sт. Это напряжение должно определяться экспериментально. Так как суммарное радиальное усилие Ру равняется интегралу

, (6.8)

то из этого выражения получаем

. (6.9)

Когда производится обработка коническими деформирующими роликами, контакт является каплевидным, а действительная форма его контурной линии приближённо представляет собой сочетание дуг эллипса как на начальном участке, так и на участке сбега. Поэтому для этих участков контакта можно применить расчётную формулу (6.7). Таким образом, для начального участка каплевидного контакта можно записать (рис. 6.3):

, при , (6.10)

для участка сбега:

, при (6.11)

7

а) б)

Рис. 6.3. Эллипсный и каплевидный контакты, образуемые при обработке

цилиндрических поверхностей профильными и коническими роликами:

а – эллипсный контакт; б – каплевидный контакт

Радиальное усилие деформирования будет соответственно равно

(6.12)

Г л а в а 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ КОНСТРУКТИВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМИРУЮЩИХ РОЛИКОВ, ГЕОМЕТРИИ КОНТАКТНОЙ ЗОНЫ, КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

И КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

7.1. ВЛИЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ И ДИАПАЗОН ИХ ИЗМЕНЕНИЯ

На показатели качества поверхностного слоя в процессе обработки действует большое количество независимых и взаимосвязанных между собой факторов. Поэтому для определения рациональных конструктивных параметров центробежного раскатника и технологических факторов процесса обработки математические зависимости для определения показателей качества процесса раскатывания, полученные в результате теоретических исследований, были подвергнуты исследованию. В качестве основных варьируемых конструктивно-технологических параметров, действующих при обработке, были приняты следующие величины и диапазоны их изменения (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Диапазоны изменения конструктивно-технологических

параметров при центробежном раскатывании

Наименование величин	Диапазон изменения
Диаметр деформирующего ролика dр, мм	10…150
Диаметр обрабатываемого отверстия D, мм	100…400
Профильный радиус деформирующего ролика rпр, мм	2…50
Угол внедрения (задний угол), град	0…2
Глубина внедрения ролика в обрабатываемую деталь hm, мм	0,05…0,3
Частота вращения инструмента n, мин-1	500…2500
Подача so, мм/об	0,1…3

Выбор средних значений и диапазона изменения варьируемых параметров осуществлялся с учетом назначаемых в реальных условиях эксплуатации и использования серийно выпускаемого оборудования. Кроме того, принимая во внимание теоретический характер исследований, диапазоны варьируемых параметров, с целью расширения области применения центробежного раскатывания, приняты выходящими за пределы значений обычно применяемых в производственной практике.

Диаметр раскатываемого отверстия принимался из нормального ряда размеров серийно выпускаемых гидравлических цилиндров, наиболее широко используемых в различных отраслях промышленности, в таких, как автотракторной и горной; в строительно-дорожной технике, среднем и тяжелом машиностроении и других. Частота вращения центробежного раскатника регламентировалась минимальным значением, при котором достигается необходимое значение усилия деформирования.

Среднее значение величины продольной подачи принималось, исходя из работы реально действующих раскатывающих инструментов, а максимальное значение – исходя из возможности обеспечения наибольшей производительности, при минимальной шероховатости обработанной поверхности.

Для вычисления значений функций и анализа влияния параметров и факторов обработки на показатели качества поверхности использовалось программное обеспечение MathCAD.

7.2. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ДЕФОРМИРУЮЩИХ РОЛИКОВ И ГЛУБИНЫ

ИХ ВНЕДРЕНИЯ НА ГЕОМЕТРИЮ КОНТАКТНОЙ ЗОНЫ

При выборе и назначении конструктивно-технологических параметров обработки возникают значительные затруднения, связанные с тем, что на окончательные результаты формирования качества поверхностного слоя влияет большое количество различных независимых и взаимосвязанных между собой аргументов. Как правило, любой показатель качества поверхности есть функция многих независимых переменных, которую при ППД роликами можно представить в следующем виде:

уi = f(Poy, Sо, rпр, Dо, dр, rр(lк), hm, hp(lk), α,ω, HB, Rисх), (7.1)

где уi – показатель качества поверхностного слоя (глубина упрочнения, степень упрочнения, шероховатость и т. д.), Pоу – радиальное усилие деформирования, So – оборотная подача, rпр – профильный радиус ролика, Do – диаметр отверстия, dp – начальный диаметр ролика (соответствует началу контактной зоны), rp(lk) – изменение радиуса ролика по длине контактной зоны, hm – максимальная глубина внедрения ролика в обрабатываемую деталь, hp(lk) – изменение глубины внедрения ролика по длине контактной зоны, α, ω – углы внедрения и самозатягивания, HB – твердость исходного материала заготовки, Rисх – исходная шероховатость.

Для определения некоторых показателей качества существуют аналитические зависимости. Например, в литературных источниках приводятся формулы для расчета шероховатости в зависимости от профильного радиуса и подачи, глубины упрочнения от усилия деформирования и приведенного радиуса ролика и детали [7, 15, 47, 61, 65 и др.]. Многие другие показатели качества не удаётся определить через приемлемые теоретические решения. В связи с тем, что при упругопластическом деформировании в контактной зоне протекают сложные физико-механические процессы, изучение которых на теоретическом уровне представляет значительные трудности, то задача математического описания процессов деформирования при упругопластическом течении металла полностью не решена. Поэтому влияние конструктивно-технологических параметров, в частности, усилия деформирования, геометрических параметров деформирующих роликов на шероховатость, остаточные напряжения, изменения структуры металла, коррозионную стойкость и т. д. изучают преимущественно экспериментально. В связи с наличием большого количества независимых переменных, участвующих в процессе обработки, многие авторы из всей совокупности аргументов, влияющих на качество поверхности, выделяют наиболее существенные и, в первую очередь, это относится к усилию деформирования и площади контакта.

В первой главе было установлено, что усилие деформирования и площадь контакта при одних и тех же значениях величин по-разному влияют на качество поверхностного слоя, если исследование производят разными деформирующими роликами, как по форме, так и по размеру.

Экспериментальные исследования, как правило, проводят на валах, как более простые по реализации. При этом во многих других случаях нет подробных разъяснений, на каких поверхностях проводились исследования – на валах или на отверстиях.

В связи с этим важным является выяснение вопроса о соотношении результатов теоретических и экспериментальных исследований, полученных при обработке валов и отверстий одних и тех же параметров. Это возможно только на основе анализа между различными условиями деформирования с учетом сравнения геометрических параметров контактной зоны и их взаимосвязи с качеством поверхностного слоя. В первом приближении можно сравнивать между собой контактные зоны, предположив, что одинаковые по форме и размерам контактные зоны при одной и той же глубине внедрения деформирующего ролика формируют одинаковое качество поверхности. Однако при таком подходе необходимо ответить на вопрос: что считать одинаковыми контактными зонами? Возьмем, например, два эллипсных контакта с одинаковой площадью и одинаковыми по размерам полуосями. Они могут иметь разную ориентацию по отношению к оси обрабатываемой детали (рис. 7.1). Несмотря на то, что геометрические параметры этих контактов одинаковы, достигаемые результаты по качеству обработки будут разные. Первое пятно контакта образуется большим по размеру тороидальным роликом и меньшим профильным радиусом по сравнению со вторым контактом. Второй контакт образуется роликом небольших диаметральных размеров со сравнительно большим профильным радиусом. Этот пример показывает, что необходимо сравнивать контактные зоны, получаемые при обработке одним и тем же роликом.

Анализируя полученные в работе аналитические зависимости для определения геометрии контакта, можно сделать вывод, что на размеры контактной зоны влияют конструктивные параметры деформирующих роликов, ориентация ролика по отношению к оси детали, размеры обрабатываемой поверхности, вид обработки (отверстие или вал), глубина внедрения ролика и др.

Рис. 7.1. Различные варианты расположения эллипсного контакта относительно детали:

а) большей осью в направлении скорости вращения ролика;

б) большей осью в направлении подачи

 

а) б)

Рис. 7.2. Изменение полуширины контакта по его длине:

а) – при обработке профильным роликом; б) – при обработке коническим роликом;

1, 3 – радиус детали 160 мм; 3 – радиус детали 40 мм; 1 – при обработке отверстий;

2 – при обработке вала диаметра 120 мм; 3 – при обработке вала hm = 0,12 мм

Из графиков изменения полуширины контактной зоны в зависимости от ее длины, представленных на рис. 7.2 видно, что при увеличении диаметра обрабатываемой детали, площадь контакта при одной и той же глубине внедрения ролика увеличивается. Максимальные напряжения в центре площадки останутся теми же, в то время как суммарное усилие будет возрастать. Таким образом, можно сделать вывод, что сравнивать между собой нужно площади контакта, полученные при обработке одинаковыми роликами, внедрёнными в поверхность детали на одну и ту же глубину.

При обработке центробежным раскатыванием размеры роликов и катков нельзя выбирать произвольно: они зависят от диаметра обрабатываемого отверстия и выбранного количества роликов. Кроме того ранее было доказано, что прямая схема раскатывания возможна при любом количестве роликов, а схема раскатывания через опорные катки – когда в раскатнике их не менее пяти штук.

С другой стороны было установлено, что с увеличением диаметра ролика до величины 2/3 диаметра обрабатываемого отверстия, усилие деформирования при всех прочих постоянных величинах, влияющих на результаты обработки, будет также пропорционально возрастать.

В связи с изложенным, анализ влияния геометрических параметров деформирующих роликов на геометрию контактной зоны при центробежном раскатывании должен производиться с учетом соотношений размеров роликов и деталей. Поэтому радиусы роликов по прямой схеме центробежного раскатывания будем определять по формуле:

, (7.2)

а по второй схеме раскатывания через промежуточные опорные катки из зависимости

. (7.3)

При прямой схеме раскатывания наибольшее усилие при одной и той же частоте вращения детали и одинаковых по форме и длине роликов будет создаваться двухроликовым раскатником, так как только в этом случае можно установить в инструменте два уравновешенных и наибольших по размеру ролика. Поэтому, сравнение методов по прямой схеме деформирования и деформирования через промежуточные опорные катки будем рассматривать между двухроликовым и пятироликовым центробежными раскатниками, т. к. пятироликовый инструмент при второй схеме обработки имеет наибольший размер опорных катков, а, следовательно, и наибольшее развиваемое усилие деформирования.