Устройство для накатки отверстий

Полезная модель относится к металлообработке и, в частности к накатным головкам для формирования микрорельефа поверхности. Устройство для накатки отверстий, содержащее корпус, глухие гнезда, пневмокамеру отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрическим с верхним и нижним ограничивающими элементами и направляющими, которые образуют с обрабатываемой поверхностью замкнутую полость, внутри которой находятся шарики. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции накатной головки, увеличение производительности и снижение энергозатрат.

Полезная модель относится к металлообработке и, в частности к накатным головкам для формирования микрорельефа поверхности.

Известно устройство для обработки внутренних цилиндрических поверхностей является накатка (раскатка) (А.С. 2285606 Попандопуло К.X., Усов В.В., Личковаха А.С). Раскатка для финишной обработки внутренних цилиндрических поверхностей), состоящая из нагрузочного устройства и двух конических направляющих, по конусам которых перекатываются шарики. Одна из конических направляющих жестко соединена с тягой нагрузочного устройства, а вторая установлена с возможностью продольного перемещения по ней. Конические направляющие расположены под углом к плоскости, перпендикулярной оси тяги нагрузочного устройства.

Данная конструкция работает следующим образом: за счет вращения тяги вокруг ее оси вращаются также и конические направляющие, воздействие которых на шарики способствует перекатыванию последних по наклонному сечению обрабатываемой поверхности. С обрабатываемой поверхностью взаимодействует только часть шариков, причем степень внедрения каждого из них в тело обрабатываемой поверхности различна. При этом каждый из шариков дважды за время движения по орбите постепенно входит в контакт с обрабатываемой поверхностью и так же постепенно выходит из него, обеспечивая щадящий режим обработки с минимальными касательными напряжениями, что дает возможность изменять в широких пределах усилие деформации.

Недостатками раскатки является низкая производительность, поскольку с обрабатываемой поверхностью взаимодействует только часть шариков.

Другим известным устройством является устройство (Патент 2411118 Степанов Ю.С., Киричек А.В.), содержащее корпус в виде диска с радиальными глухими гнездами, в которых расположены деформирующие шарики, сепаратор в виде кольца с отверстиями, установленный на периферии диска и пневматическую камеру. Корпус выполнен с возможностью вращения, и на его торце расположен фланец. Пневматическая камера закреплена на торце корпуса во фланце с помощью подшипника из условия обеспечения ее неподвижности при вращении корпуса. В днище радиальных гнезд диска выполнены отверстия для соединения их с пневматической камерой. В стенке пневматической камеры, прилегающей к торцу корпуса, выполнен паз в виде сектора для обеспечения открытия доступа сжатого воздуха из пневматической камеры в несколько радиальных гнезд с деформирующими шариками, расположенными в зоне обработки и близко около нее.

При работе элементы (шарики) смещаются в радиальном направлении под действием центробежной силы и дополнительной силы Р. За счет величины h при обработке создается натяг. Корпус с элементами вращается с высокой скоростью. Элементы при этом наносят по поверхности детали многочисленные удары, пластически деформируя поверхность, и мгновенно не отскакивают от нее, а прижимаются силой Р к обработанной поверхности, предотвращая удары элементов о днище гнезд. Данное устройство выбрано авторами в качестве прототипа.

Недостатками этого устройства являются сложность и материалоемкость конструкции накатки из-за наличия сепаратора, к тому же между сепаратором и шариками присутствует трение скольжения, которое вызывает дополнительные износ шариков и затраты энергии.

Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции накатной головки, увеличение производительности и снижение энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что корпус выполнен цилиндрическим с верхним и нижним ограничивающими элементами и направляющими, которые образуют с обрабатываемой поверхностью замкнутую полость, внутри которой находятся шарики.

Технический результат поясняется представленными фигурами.

На фиг.1 изображен общий вид накатной головки; на фиг.2 схема обработки единичным шариком (индентором).

Устройство содержит накатную головку 1, которая входит в обрабатываемую деталь 2 через направляющие втулки 3. Шарики 4 изготовленные из высокопрочной закаленной стали (например, ШХ15), намагничиваются головкой для удержания вне направляющих. Ограничивающие элементы 5 предохраняют шарики 4 от выпадение в осевом направлении.

Устройство работает следующим образом: накатная головка 1 намагничивает шарики 4 (инденторы) для избежания их выпадения вне направляющих элементов. После того как накатная головка зашла в направляющую втулку, ей сообщаются возвратно-поступательное и вращательное движения. Шарики 4 зайдя в обрабатываемую деталь, начинают свободно перекатываться по обрабатываемой поверхности, сминая припуск и формируя микрорельеф и поверхности накатной головки. При движении накатной головки вниз, от выпадения в осевом направлении предохраняет верхний ограничивающий элемент, а при движении вверх - нижний ограничивающий элемент. По окончании обработки накатная головка выводит вверх из обрабатываемого отверстия - шарики удерживаются от выпадения намагничиванием материала головки.

Для обработки внутренних поверхностей деталей с целью повышения их качества и ресурса, для нанесения определенного рисунка (профиля) на ответственные детали, например, внутренние поверхности блока цилиндров автомобиля применяют специальные методы: хонингование, накатку специальными устройствами. Предлагаемая полезная модель может заменять как процесс хонингования, так и накатку другими головками. В качестве примера, обработка может производиться на хонинговальном станке 3М82, со следующими режимами обработки: окружная скорость вращения шпинделя станка 0,5-0,58 м/с, скорость возвратно-поступательного движения 0,2-0,25 м/с, время обработки - 30 с, припуск на обработку 0,02-0,1 мм. Диаметр шариков (инденторов) - 2 мм.

Предлагаемая полезная модель позволяет шарикам (инденторам) двигаться по произвольной траектории на обрабатываемой поверхности в направлении наименьшего сопротивления - принцип самоорганизации систем (синергетика). Индентор сам «выбирает» оптимальную траекторию своего движения. Упрощается конструкция накатной головки и резко снижается коэффициент трения, благодаря отсутствию сепаратора.

Устройство для накатки отверстий, содержащее цилиндрическую накатную головку, направляющие втулки для вхождения накатной головки в обрабатываемую деталь, которые образуют с обрабатываемой поверхностью замкнутую полость, внутри которой находятся намагниченные накатной головкой шарики из высокопрочной закаленной стали, верхний и нижний ограничивающие элементы, предохраняющие шарики от выпадения из накатной головки в осевом направлении.