Полезная модель рф 100011
Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для обработки деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием. Устройство состоит из инструмента и привода, причем инструмент представляет собой сборную конструкцию в виде цельного корпуса дисковой формы с Т-образными пазами, в которых установлены сменные силовые элементы в виде гильз с деформирующими элементами (ДЭ). Каждая гильза имеет возможность установки в данной позиции вдоль оси вращения инструмента не зависимо от других гильз. В каждой гильзе находится один ДЭ и статически поджат пружиной сжатия.
Показатели качества обрабатываемой поверхности формируются в зависимости от настройки инструмента и технологическими параметрами обработки. В результате расширяются технологические возможности центробежно-шариковой обработки, в том числе появляется возможность управлять формированием микрорельефа обрабатываемой поверхности.
Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхностным пластическим деформированием и создания регулярного микрорельефа на их поверхностях.
Известно центробежно-шариковое устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием [Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием /Л.Г.Одинцов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, рис.179, а]. Оно состоит из упрочнителя и привода для его вращения. Упрочнитель имеет форму диска и состоит из нескольких частей - корпуса и пары тарельчатых дисков или сепаратора. [Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием /Л.Г.Одинцов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, рис.181, а, б, в]. В образованном этими частями кольцевом пазу свободно располагаются деформирующие элементы (ДЭ) в виде шаров. Деформирующие элементы под действием центробежных сил занимают крайнее положение в радиальных отверстиях, а при ударе об обрабатываемую поверхность отдают энергию, создаваемую центробежной силой. Происходит формирование регулярного микрорельефа на поверхности заготовки и упрочнение ее приповерхностных слоев.
Известное устройство отличается ограниченными возможностями в создании регулярных микрорельефов (РМР), в том числе полностью регулярных (ПРМР) и частично регулярных (ЧРМР) по ГОСТ 24773-81.
Составная конструкция корпуса упрочнителя неизбежно приводит удорожанию процесса его изготовления и сборки. Свободное расположение ДЭ в кольцевых пазах упрочнителя и удержание их в рабочем положении только под действием силы инерции снижает управляемость процессом, приводит к значительным габаритам инструмента и отсутствию возможности его настройки непосредственно перед началом работы. Также возникают сложности математического описания технологического процесса обработки и управления формируемым микрорельефом.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет управления формированием микрорельефа поверхности, а также повышение качества обработки.
Поставленная задача решается с помощью устройства для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием, состоящее из упрочнителя дисковой формы и привода для его вращения, причем упрочнитель выполнен из цельного корпуса имеющего Т-образные пазы с установленными в них сменными силовыми блоками в виде гильз, а лыски для базирования силовых блоков находятся на наружной цилиндрической поверхности упрочнителя оппозитно Т-образным пазам, каждая гильза имеет возможность размещения вдоль оси вращения инструмента не зависимо от других гильз. Также, для каждого деформирующего элемента используется отдельная гильза, а деформирующие элементы в гильзах статически нагружены пружинами сжатия.
Техническим результатом применения устройства является повышение износостойкости и контактной жесткости прецизионных поверхностей трения деталей машин.
Сущность устройства поясняется соответствующими чертежами.
На фиг.1 представлена схема обработки предлагаемым устройством для поверхностного пластического деформирования детали типа вал на токарном станке;
На фиг.2 - общий вид упрочнителя;
На фиг.3 - конструкция силового блока в виде гильзы с ДЭ;
На фиг.4 - развертка наружной цилиндрической поверхности инструмента со схематическим расположением на ней деформирующих элементов для различных видов его настройки;
На фиг.5 - схематическое изображение развертки следов обработки соответствующих настройкам инструмента на фиг.4.;
На фиг.6 - профиль канавки в продольном сечении.
Устройство состоит из упрочнителя 5, и его привода (электродвигатель) 6 (фиг.1). Упрочнитель состоит из цельного корпуса 9, в Т-образных пазах 8 которого установлены силовые блоки в виде гильз 11 (фиг.2). В гильзе находится ДЭ 12, отражатель 15, пружина 16, а также винт 17 с возможностью регулирования статической нагрузки на шарик (фиг.3).
Устройство работает следующим образом.
Цилиндрическую заготовку (вал) 1 устанавливают в патроне 2 и поджимают центром задней бабки 3 на токарном станке или промышленной установке такой же компоновки, а устройство для поверхностного пластического деформирования крепят вместо резцедержателя на отдельной плите 4. Упрочнитель 5 устанавливают на валу электродвигателя 6 (фиг.1). Выставляют нужный натяг в статике (без включения привода вращения инструмента) или в динамике (во время работы упрочнителя). Сообщают скорость вращения заготовке и упрочнителю, а также продольную подачу последнему вдоль оси заготовки (фиг.1). Обрабатывают заготовку.
На наружной цилиндрической поверхности 7 упрочнителя 5 оппозитно каждому из Т-образных пазов 8 в корпусе 9 выполнена лыска 10 для базирования гильзы 11 с ДЭ 12, которая фиксируется поворотом ее вокруг своей оси гайкой 13 через шайбу Гровера 14 (см фиг.2, 3). Благодаря поджатию ДЭ в гильзах через отражатель 15 посредством пружины 16, можно осуществлять статический режим настройки (без включения электродвигателя) для определения оптимальных режимов работы оборудования. Отражатель изготавливается из антифрикционного материала - латуни или фторопласта. Сила упругости пружины регулируется винтом 17.
Корпус упрочнителя выполнен цельным, что делает его конструкцию более жесткой и прочной, более простой в изготовлении, а следовательно дешевой. Лыски на наружной цилиндрической поверхности упрочнителя выполнены для точного базирования силовых блоков в виде гильз во избежание перенаклепа, что повышает качество обработки.
Использование под каждый ДЭ отдельной гильзы позволяет быстро заменить ее в результате износа без потери точности для всего инструмента, в отличие от конструкции прототипа, где происходит замена всего упрочнителя. Такой подход позволяет значительно снизить затраты на инструмент, затраты вспомогательного времени на обслуживание установки и повышает производительность обработки.
В процессе работы устройства действие силы инерции на шарики дополняется статической нагрузкой пружин в гильзах, благодаря конструкции силового блока. В результате увеличивается энергия контактного взаимодействия ДЭ с поверхностью заготовки, а ударное воздействия сочетается с процессом скольжения - качения ДЭ по поверхности заготовки, что также приводит к более интенсивному упрочнению поверхности и увеличению ее контактной жесткости. Таким образом, увеличивается качество обработки.
Базирование каждого ДЭ в «своей» гильзе позволяет задать их координаты и математически моделировать процесс обработки, контролируя удар каждого шарика по заготовке. Тем самым технолог получает возможность управлять процессом создания микрорельефа с необходимыми характеристиками на основе предварительных расчетов, в том числе и с использованием ЭВМ.
Гильзы имеют возможность установки в необходимой позиции по оси его вращения в пределах высоты Н упрочнителя (см. фиг.2). Это позволяет создавать на обрабатываемой поверхности различные виды микрорельефов (фиг.5). На фиг.4 схематично показана развертка наружной поверхности упрочнителя с соответствующей конфигурацией ДЭ. Каждый ДЭ для удобства описания имеет свой порядковый номер. В данном варианте их количество равно восьми. ДЭ соединены пунктирной линией 18, характеризующей их расположение в инструменте. Здесь Lц - длина окружности, проходящей через центры шаров в их рабочем, крайнем положении в гильзах. Lц/N - длина дуги, соединяющей соседние ДЭ. На фиг.5 приводится рисунок элементарных участков микрорельефа получаемого на заготовке для двух оборотов инструмента соответственно настройкам на фиг.4.
В зависимости от характера и параметров требуемого микрорельефа силовые блоки в виде гильз с ДЭ устанавливают соответствующим образом (см. фиг.4). Базовый вариант подразумевает установку шариков в один ряд, как то имеет место в традиционной центробежно-шариковой или вибродинамической обработке. Результатом такой настройки (фиг.5, а) являются канавки из отпечатков 19 на поверхности заготовки в виде прямой линии. Канавки в виде условной синусоиды, либо наклонных штрихов, а также углублений в шахматном порядке (фиг.5 б, в, г) - результат настроек на фиг.4 б, в, г соответственно.
Канавки имеют гребенчатую структуру (условно в виде гребней волны) в продольном сечении вследствие последовательных ударов шариков по поверхности заготовки (см. фиг.6). Такая структура весьма эффективна для удержания смазки в парах трения ответственных соединений. Расстояние между центрами отпечатков 1 и рисунок образующейся канавки определяется конструктивными параметрами инструмента и технологическими параметрами процесса - количеством деформирующих элементов N, расстоянием между соседними рядами следов С по оси инструмента, скоростью вращения заготовки V З и упрочнителя Vи. Величина Nl определяет длину участка, обработанного за один полный оборот инструмента (2
) и измеряется перпендикулярно оси вращения заготовки (см. фиг.5). Количество ДЭ как правило не более десяти, т.к. затем идет значительное возрастание габаритов инструмента.
Применение данного устройства расширяет технологические возможности и позволяет создавать как непрерывные, так и дискретные углубления на поверхностях деталей машин плоской и цилиндрической формы; открывает возможности образования ПРМР и ЧРМР по ГОСТ 24773-81 с геометрической структурой следов обработки, отличной от той, что создается прототипом; повышает качество обрабатываемой поверхности.
1. Устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием, содержащее упрочнитель дисковой формы и привод для его вращения, отличающееся тем, что упрочнитель выполнен в виде цельного корпуса с Т-образными пазами с установленными в них сменными силовыми блоками в виде гильз с деформирующими элементами, причем лыски для базирования силовых блоков расположены на наружной цилиндрической поверхности упрочнителя оппозитно Т-oбразным пазам, а каждая гильза выполнена с возможностью размещения вдоль оси вращения упрочнителя независимо от других гильз.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для каждого деформирующего элемента используется отдельная гильза.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что деформирующие элементы в гильзах статически нагружены пружинами сжатия.
