Устройство для фрикционно-электрического модифицирования деталей трибоузлов

Полезная модель относится к устройствам для производства упрочняюще-чистовой обработки трущихся деталей машин и механизмов и может быть использовано при изготовлении деталей узлов трения машин. Технический результат, создаваемый предлагаемым устройством, состоит в обеспечении долговечности рабочего инструмента и повышении триботехнических характеристик обрабатываемых поверхностных слоев деталей.

Устройство относится к области машиностроения, в частности, к устройствам используемым для упрочняюще-чистовой обработки деталей трибоузлов.

Известен способ чистовой обработки поверхностей металлических изделий, посредством заглаживания гребешков от первичной обработки гладилкой, к которой подведен электрический ток низкого напряжения (см. авторское свидет. СССР 418435. кл.67а 3130. 1950). Так же известен способ фрикционно-электрической обработки (см. Байбарацкая М.Ю., Пальянов А.А., Машков Ю.К. Упрочняющая фрикционно-электрическая обработка стальных поверхностей трения // Трение и износ. - Т.25, 2004. 0 С.434-439), заключающийся в поверхностном пластическом деформировании образцов в условиях трения скольжения под нагрузкой 400-600 Н и скорости обработки (скольжения) 3-9 м/мин при одновременном пропускании постоянного электрического тока 200-600 А через зону контакта детали и инструмента.

Для осуществления вышеуказанного способа обработки авторами метода было спроектировано устройство, состоящее из токарно-винторезного станка, источника постоянного тока, инструмента, пружинящей державки, токопроводящей щетки с прижимной пружиной, оправки.

Это устройство имеет ряд недостатков, снижающих возможный уровень повышения механических и триботехнических свойств обрабатываемых деталей. Основными недостатками известного устройства являются недостаточная эффективность процесса, выражающаяся в значительном износе рабочего инструмента (твердосплавной пластины), недостаточном повышении твердости и износостойкости поверхностей обрабатываемых деталей. Это не позволяет достичь требуемых результатов по увеличению износостойкости и долговечности узлов трения машин.

Технический результат, создаваемый предлагаемой полезной моделью, состоит в существенном повышении износостойкости рабочего инструмента и повышении триботехнических характеристик обрабатываемой поверхности деталей узлов трения машин различного назначения.

Указанный результат достигается тем, что устройство для фрикционно-электрического модифицирования деталей трибоузлов содержащее токарно-винторезный станок, источника постоянного тока, рабочий инструмент, пружинящую державку, токопроводящую щетку с прижимной пружиной и оправку дооборудовано кронштейном, закрепленным на пружинящей державке на котором установлена штанга с регулировочным винтом продольного перемещения тубуса, тубус с модификатором и шариком нанесения модификатора на обрабатываемую поверхность.

Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1а, б, в). Устройство смонтировано на базе токарного станка 1 и включает источник постоянного тока 2, оправку 9, рабочий инструмент тороидальной формы 3, пружинную державку 4, токопроводящие щетки 5 с пружинами 6, кронштейн 16, штангу 18 с регулировочным винтом 17 продольного перемещения тубуса, тубус 15 с модификатором и шариком 19 нанесения модификатора на обрабатываемую поверхность. Обрабатываемая деталь 8 устанавливается на оправку 9 и закрепляется на ней шайбой 11 и гайкой 10. Оправка устанавливается в патрон 12 станка 1 (например, токарно-винторезного). Обрабатывающий инструмент 3 устанавливается на пружинной державке 4, которая закрепляется в резцедержателе станка 13, с таким расчетом, чтобы центр радиуса инструмента 3 находился на линии центров токарно-винторезного станка 1. Источник постоянного тока 2 (например, типа ВАКГ-12/6-630-4) подключается одним полюсом к токопроводящим щеткам 5 с пружинами 6, изолированным от станка 1 текстолитовой пластиной 7, а вторым полюсом подключается к пружинящей державке 4, корпус которой изолируется от массы станка 1 тремя текстолитовыми пластинами 14. Кронштейн 16 приваривается к корпусу пружинящей державки. На кронштейне закрепляется штанга 18 на которой устанавливается тубус 15 с помощью регулировочного винта 17. Тубус 15 заполняется поверхностно-активным модификатором - дисперсным порошком твердой смазки в смеси с поверхностно-активным веществом (ПАВ). С помощью шарика 19 тубуса 15 поверхностно-активный модификатор поступает на поверхность обрабатываемой детали, т.е. за счет вращения шарика прижатого к обрабатываемой поверхности модификатор намазывается сначала на поверхность шарика, а затем на обрабатываемую поверхность. Наличие композиционного поверхностно-активного модификатора в зоне обработки способствует поверхностному легированию обрабатываемой детали элементами твердосмазочного материала, структурной модификации поверхностного слоя с образованием большего количества карбидных фаз, что значительно повышает твердость поверхностного слоя детали, способствует образованию благоприятного микрорельефа обрабатываемой поверхности и снижению износа рабочего инструмента (твердосплавной пластины). Кроме того, наличие ПАВ в зоне контакта приводит к возникновению эффекта избирательного переноса в процессе эксплуатации трибосистемы (эффекта безызносности Д.Н.Гаркунова). Причем ось шарика сдвинута относительно оси рабочего инструмента на некоторую величину L (фиг.1в)), это необходимо для обеспечения предварительного намазывания модификатора на обрабатываемую поверхность, до прохождения рабочего инструмента.

Комплексное улучшение механических и триботехнических свойств при использовании предлагаемого способа поверхностного модифицирования деталей узлов трения позволяет по сравнению с известными методами существенно снизить износ рабочего инструмента во время обработки, повысив триботехнические характеристики поверхностного слоя деталей трибоузлов и тем самым повысить надежность и ресурс изделий машиностроения.

Устройство для фрикционно-электрического модифицирования деталей трибоузлов, включающее токарно-винторезный станок, источник постоянного тока, рабочий инструмент, пружинящую державку, токопроводящую щетку с прижимной пружиной и оправку, отличающееся тем, что оно снабжено кронштейном, закрепленным на пружинящей державке, на котором установлена штанга, тубус с поверхностно-активным модификатором и шариком для равномерного нанесения поверхностно-активного модификатора на обрабатываемую поверхность.