Устройство для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием с плавающей многорезцовой головкой
Предлагаемая полезная модель относится к области технологии машиностроения и предназначена для металлообработки с использованием комбинированного метода обработки точением и выглаживанием поверхности детали деформирующими роликами. Сущность состоит в том, что устройство снабжено многорезцовой головкой в виде диска, установленной с возможностью свободного «плавания» в режущей части устройства в направлении перпендикулярном к оси вращения обрабатываемой детали под любым углом, за счет выполнения в диске с 4-8 отверстий предназначенных для штифтов, вворачиваемых в корпус устройства, не касаясь дна отверстий в диске, причем диаметр отверстий в диске превышает диаметр штифтов на 2-3 мм, создавая зазоры, при этом для скольжения диска устройство снабжено поджимающей гайкой, навинченной на выступающую часть корпуса устройства, причем на внутреннем торце гайки и наружной части корпуса устройства выполнены канавки треугольной формы, на боковые стороны которой опираются шарики, размещенные в сепараторах, а внешним правым торцом гайка упирается в прокладку с возможностью исключения зазора в соединение корпус-диск-гайка при свободном «плавании» диска. Кроме того, диск снабжен плоскими пружинами для обеспечения исходного положения диска в соосном положении с осью устройства, торцы диска выполнены гладкими, но термообработаными, а на внутренней части диска между режущими элементами сформированы полости для размещения и отвода стружки от обрабатываемой детали. Использование предложенного устройства обеспечит обработку деталей в широком диапазоне наружных диаметров (начиная от 20-125 мм), в том числе из горячекатаных прутков с большими съемами металла на диаметр при высокой производительности обработки. (1 н.п., 5 з.п. фиг.1 - для публикации)
Предлагаемая полезная модель относится к области технологии машиностроения и предназначена для металлообработки с использованием комбинированного метода обработки точением и выглаживанием поверхности детали деформирующими роликами.
Устройство эффективно для обработки протяженных штоков пневмо- и гидроцилиндров с наружными диаметрами 20-125 мм., имеющих высокие требования по шероховатости наружных поверхностей, и позволяет осуществлять обработку горячекатаных прутков за один проход с получением точности и шероховатости поверхностей валов, предусмотренных чертежом изделия.
Из уровня техники известны способы и устройства для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием для обработки гладких валов, в которых деталь зажимается передним и задним центрами, обеспечивающими вращение детали с передачей крутящего момента, превышающего силы резания, создаваемые режущими элементами и силы от обкатывания детали деформирующими элементами.
Такой способ принят, например, в авторском свидетельстве SU 1773701 А1, МПК5: В24В 39/00, публикация 7.11.91 г., где акцентируется внимание на определении величины статической настройки чистового резца комбинированного инструмента. Устройство имеет два резца для черновой и чистовой обработки, причем чистовой резец вступает в работу после деформирующего элемента.
Недостатком данного способа обработки резанием и поверхностно-пластическим деформированием является незначительная величина снимаемого слоя металла как резцом для черновой обработки, так и резцом для чистовой обработки и использование деформирующего элемента в виде шарика с упругим его поджатием к обрабатываемой поверхности детали.
Также известно устройство для комбинированной режуще-деформирующей обработки по патенту RU 2247016 С1, МПК7: В24Р 23/04, публикация 27.02.05 г., в котором устройство содержит обрабатывающую головку с размещенными в ней режущей частью с резцами и деформирующей частью с опорным конусом и деформирующими роликами.
В этом устройстве делается акцент на использование привода вращения и продольного перемещения деформирующей частью устройства. В процессе обработки используется, размещенные равномерно вокруг обрабатываемой детали резцы, число которых учитывается при вычислении силы деформирования, в приводимой формуле расчета зависимости силы деформирования от силы резания.
К недостаткам указанного способа относится то, что в результате невозможно определить влияние неопределенного количества резцов на производительность обработки.
Наиболее близко по технической сущности, к предлагаемой полезной модели, относится устройство для режуще-деформирующей обработки по авторскому свидетельству SU 1010773, МПК5 : В24В 39/04, от 07.12.82 г., принятое нами за прототип. Это устройство включает корпус с размещенными в нем: режущей частью, представляющей собой диск, на торце которого перпендикулярно к оси вращения детали, выполнен сквозной паз, а в пазу с возможностью «плавания» установлен резцедержатель, в котором закреплены два резца оппозитно друг другу и деформирующей частью с нажимным конусом, создающим натяг обкатывающих роликов.
Недостатком прототипа является то, что «плавание» резцедержателя осуществляется лишь в горизонтальной плоскости, перпендикулярно к оси вращения детали при закреплении диска винтами. Таким образом, обеспечивается компенсация усилий резания, создаваемых двумя, оппозитно закрепленными резцами. В результате, создаются условия для изгиба обрабатываемой детали в вертикальном направлении и как следствие, снижение точности обработки детали.
Задача настоящей полезной модели заключается в обеспечении возможности обработки деталей (например, штоков) в широком диапазоне наружных диаметров (20-125 мм), в том числе из горячекатаных прутков с большими съемами металла на диаметр при высокой производительности обработки.
В отличие от известных устройств увеличение съема металла с высокой износостойкостью режущих элементов обеспечивается их нормированным количеством (4-8 шт.), зависящим от диаметра обрабатываемых деталей (штоков) и формы режущих элементов.
Сущность полезной модели заключается в повышении качества обработки деталей за счет создания условий, исключающих какие-либо ее прогибы, в том числе при снятии значительных припусков.
Это достигается за счет «плавания» диска с резцами под любым углом и в любом направлении в плоскости, перпендикулярной к оси вращения детали.
Новизна полезной модели состоит в том, что устройство снабжено многорезцовой головкой в виде диска, установленной с возможностью свободного «плавания» в режущей части устройства в направлении перпендикулярном к оси вращения обрабатываемой детали под любым углом, посредством того, что диск выполнен с 4-8 отверстиями, предназначенными для штифтов, вворачиваемых в корпус устройства, не касаясь дна отверстий в диске, причем диаметр отверстий в диске превышает диаметр штифтов на 2-3 мм, создавая зазоры, при этом для скольжения диска устройство снабжено поджимающей гайкой, навинченной на выступающую часть корпуса устройства, причем на внутреннем торце гайки и наружной части корпуса устройства выполнены канавки треугольной формы, на боковые стороны которой опираются шарики, размещенные в сепараторах, а внешним правым торцом гайка упирается в прокладку с возможностью исключения зазора в соединение корпус-диск-гайка при свободном «плавании» диска.
Кроме того, отличия состоят еще в том, что:
- торцы диска выполнены гладкими, но термообработаными до твердости HRC 62-64 ед. для исключения возможности продавливания торцевых поверхностей шариками, размещенными в сепараторах;
- диск снабжен плоскими пружинами, размещенными в зазоре между наружным диаметром диска и внутренним диаметром гайки с закреплением их на периферии диска в количестве от 4 до 12, в зависимости от диаметра диска, для обеспечения исходного положения диска в соосном положении с осью устройства;
- на внутренней части диска между резцами сформированы полости для размещения и отвода стружки от обрабатываемой детали;
- режущие элементы, установленные на диске, выполнены в виде круглых твердосплавных пластин закрепленных на специальных площадках винтами с конической шейкой по конической фаске твердосплавных пластин, при этом количество пластин изменяется от 4 до 8 в зависимости от диаметра обрабатываемой детали;
- прокладка, в которую упирается своим внешним правым торцом гайка, поджимающая диск, выполнена в виде упругого кольца, обеспечивающего самоторможение гайки и препятствующее ее самопроизвольному отворачиванию.
Технический результат, получаемый от использования предлагаемой полезной модели, заключается в возможности обработки прутков с большими съемами металла на диаметр, в том числе горячекатаных, при высокой производительности обработки, за счет использования увеличенного количества режущих элементов от 4 до 8, в зависимости от диаметра обрабатываемой детали, с сохранением исходного положения ее оси, обеспечением точности, необходимой для последующего выглаживания с заданной шероховатостью и стабильным упрочнением поверхностного слоя.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - устройство со свободным плаванием диска под любым углом к оси вращения детали;
фиг.2 - вид устройства спереди;
фиг.3 - торцевые поверхности корпуса устройства и диска со штифтом;
фиг.4 - торцевая поверхность диска и гайки с канавкой треугольной формы и шариком.
Устройство содержит корпус 1 с размещенными в ней режущей и деформирующей частями, при этом режущая часть устройства представляет собой многорезцовую головку в виде диска 2 с установленными в ней режущими элементами 3, выступающими за пределы внутреннего диаметра диска 2 и осуществляющими снятие металла с обрабатываемой детали 4 (например, штока) резанием. Причем на внутренней части диска 2 между режущими элементами 3 сформированы полости для размещения и отвода стружки от обрабатываемой детали 4. Свободное плавание диска 2 в режущей части устройства осуществляется за счет зазоров между штифтами 5 и отверстиями в диске 2.
В деформирующей части устройства обкатывание обрабатываемой детали 4 осуществляется роликами 6, в этой же части размещен нажимной конус 7.
Для скольжения диск 2 наружной торцевой поверхностью контактирует посредством шариков 9, размещенных в канавках 8 треугольной формы с внутренней торцевой поверхностью гайки 10 режущей части устройства и на левой торцевой поверхности корпуса 1. Диск 2 своей внутренней торцевой поверхностью прижимается к корпусу 1 устройства гайкой 10, навинчиваемой на резьбовой выступ корпуса 1.
На внутренней торцевой поверхности деформирующей части устройства также выполнены канавки 8 треугольной формы, аналогичные тем, которые проточены на внутренней торцевой части гайки 10. В этой канавке 8 также размещены шарики 9, объединенные сепаратором.
Навинчивание гайки 10 на выступающую часть корпуса 1 устройства обеспечивает беззазорное размещение диска 2 между корпусом 1 и внутренним торцом гайки 10 при возможности его свободного радиального смещения под любым углом к оси обрабатываемой детали 4. Между корпусом 1 устройства и гайкой 10 установлена прокладка 11 в виде упругого кольца, обеспечивающая самоторможение гайки 10 и препятствующее ее самоотворачиванию.
Для обеспечения исходного положения диска 2 соосно с осью устройства используются плоские пружины 12, закрепленные на периферии диска 2 в количестве от 4 до 12 в зависимости от диаметра диска 2 и диаметров обрабатываемых деталей 4.
Вся конструкция устройства установлена и жестко закреплена на платформе (на чертеже не показана). Обрабатываемая деталь 4 зажимается между передним центром закрепленном в шпинделе станка и передней частью заднего вращающегося центра (на чертеже не показано) по ее наружной фаске.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Перед комбинированной обработкой предложенным устройством, обрабатываемую деталь 4 (шток) устанавливают с зажимом левого необрабатываемого конца передним центром, закрепленном в шпинделе станка, и передней частью заднего вращающегося центра (на чертеже не показано) по ее наружной фаске. Режущие элементы 3, настроены на размер, обеспечивающий деформирование роликами 6 при обкатывании слоя металла в пределах 0,3-0,5 мм «на сторону» в зависимости от требуемого качества обработки.
При взаимодействии режущих элементов 3 с обрабатываемой поверхностью детали 4 (штока) диск 2 самоустанавливается по обрабатываемой поверхности детали 4, что обеспечивается его смещением относительно штифтов 5 установленных в корпусе 1 устройства. Такое смещение возможно за счет зазора между штифтами 5 и отверстиями в диске 2. При этом смещение возможно под любым углом к оси обрабатываемой детали 4. Диск 2 сохраняет свое сориорентированное положение по обрабатываемой поверхности детали 4 на протяжении всей последующей обточки.
При этом на внутренней части диска 2 между режущими элементами 3 сформированы полости для размещения и отвода стружки от обрабатываемой детали 4.
Скольжение диска 2 обеспечивается за счет шариков 9 размещенных в канавках 8 треугольной формы, сформированных на наружном торце корпуса 1 устройства и внутреннем торце гайки 10.
Исходное положение диска 2 в соосном состоянии с осью корпуса 1 обеспечивается пружинами 12, расположенными в зазоре между на внутренним диаметром гайки 10 и наружным диаметром диска 2.
Использование предложенного устройства обеспечит обработку деталей (например, штоков) в широком диапазоне наружных диаметров (начиная от 20-125 мм), в том числе из горячекатаных прутков с большими съемами металла на диаметр при высокой производительности обработки.
1. Устройство для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием, содержащее корпус, размещенные в нем режущую часть в виде плавающей многорезцовой головки и деформирующую часть с нажимным конусом, создающим натяг обкатывающих роликов, отличающееся тем, что плавающая многорезцовая головка выполнена в виде диска с 4-8 отверстиями, предназначенными для штифтов, вворачиваемых в корпус без соприкосновения с дном отверстий в диске, причем диаметр отверстий в диске превышает диаметр штифтов на 2-3 мм для создания зазоров, при этом для скольжения диска устройство снабжено поджимающей гайкой, навинченной на выступающую часть корпуса устройства, причем на внутреннем торце гайки и наружной части корпуса устройства выполнены канавки треугольной формы, на боковые стороны которой опираются шарики, размещенные в сепараторах, а внешним правым торцом гайка упирается в прокладку.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торцы диска выполнены гладкими и термообработаными до твердости HRC 62-64 ед. для исключения возможности продавливания торцевых поверхностей шариками, размещенными в сепараторах.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диск снабжен плоскими пружинами, размещенными в зазоре между наружным диаметром диска и внутренним диаметром гайки с закреплением их на периферии диска в количестве от 4 до 12 в зависимости от диаметра диска для обеспечения соосного положения диска с осью устройства.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней части диска между режущими элементами сформированы полости для размещения и отвода стружки от обрабатываемой детали.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущие элементы, установленные на диске, выполнены в виде круглых твердосплавных пластин, закрепленных на площадках винтами с конической шейкой по конической фаске твердосплавных пластин, при этом количество пластин изменяется от 4 до 8 в зависимости от диаметра обрабатываемой детали..
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прокладка, в которую упирается своим внешним правым торцом гайка, поджимающая диск, выполнена в виде упругого кольца, обеспечивающего самоторможение гайки и препятствующее ее самопроизвольному отворачиванию.
