Формообразующий инструмент

Заявленное техническое решение относится к машиностроению и ремонтному производству, в частности, к инструментам для обработки отверстий различной формы с получением регулярного микрорельефа, являющегося зеркальным отображением микрорельефа рабочей части инструмента. Из существующего уровня техники известно устройство для поверхностного пластического деформирования сложнопрофильных отверстий, содержащее дорн, расположенный в обойме, имеющей наружную сложнопрофильную рабочую поверхность, представляющую собой зеркальное отображение поверхности сложнопрофильного отверстия заготовки (Патент RU 2479406 C2, опубликовано 20.04.2013). Недостатками данного технического решения являются сложность и трудоемкость изготовления конструкции устройства, требующего обеспечения как вращательного, так и поступательного движений инструмента, обеспечение постоянного статического поджатия деформирующих инструментов к упрочняющей поверхности заготовки, необходимость расчета и обеспечения дополнительных параметров обработки (например, скорость вращения дорна для разогрева поверхностного слоя на требуемую глубину, величины импульсной динамической нагрузки). Кроме того, ударные импульсы от волновода в процессе обработки проходят в очаги деформации через сами деформирующие инструменты, размеры и материал которых влияют на амплитуду и длительность ударного импульса, что ограничивает применение инструментальных материалов для изготовления дорна и обоймы, а также сокращает срок их эксплуатации. Представляется, что использование данного устройство не позволит получить требуемый микрорельеф на поверхности отверстия, в том числе сложнопрофильного. Известен также способ дорнования отверстий, в котором применяется дорн с заборным и обратным конусами и калибрующей рабочей поверхностью, выполненной с заданным регулярным микрорельефом (Патент RU 2475348 C1, опубликовано 20.02.2013). Однако в данном изобретении нанесение микрорельефа на калибрующую поверхность применяется лишь для обеспечения непрерывной подачи смазочного материала в зону очага пластической деформации. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является получение на внутренней поверхности отверстий особого микрорельефа в заготовках любых размеров и формы поперечного сечения. Полученный микрорельеф выполняет различные функции (например, снижение гидравлического трения при перемещении жидких сред; образование профильных неразъемных соединений в узлах машин типа «втулка-корпус»; в многослойных покрытиях внутренних поверхностей, а также профильных подвижных соединений; создания многочисленных масляных карманов в узлах трения и т.д.). Данная задача решается за счет того, что формообразующий инструмент для обработки отверстий методом пластического деформирования, может быть выполнен в форме, соответствующей форме обрабатываемого отверстия, а на его рабочей поверхности может быть выполнен сложнопрофильный микрорельеф, который копируется на поверхности обрабатываемого отверстия при продольном перемещении инструмента. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение сложнопрофильного микрорельефа в отверстии заготовок типа втулок или трубных заготовках, с помощью которого можно, например, точно определить площадь контакта сопрягаемых поверхностей, повысить скорость перемещения жидких сред, обеспечить надежное прилегание друг к другу материалов многослойного покрытия и т.д.

Заявленное техническое решение относится к машиностроению и ремонтному производству, в частности, к инструментам для обработки отверстий различной формы с получением регулярного микрорельефа, являющегося зеркальным отображением микрорельефа рабочей части инструмента.

Из существующего уровня техники известно устройство для поверхностного пластического деформирования сложнопрофильных отверстий, содержащее дорн, расположенный в обойме, имеющей наружную сложнопрофильную рабочую поверхность, представляющую собой зеркальное отображение поверхности сложнопрофильного отверстия заготовки (Патент RU 2479406 C2, опубликовано 20.04.2013). Недостатками данного технического решения являются сложность и трудоемкость, изготовления конструкции устройства, требующего обеспечения как вращательного, так и поступательного движений инструмента, обеспечение постоянного статического поджатия деформирующих инструментов к упрочняющей поверхности заготовки, необходимость расчета и обеспечения дополнительных параметров обработки (например, скорость вращения дорна для разогрева поверхностного слоя на требуемую глубину, величины импульсной динамической нагрузки). Кроме того, ударные импульсы от волновода в процессе обработки проходят в очаги деформации через сами деформирующие инструменты, размеры и материал которых влияют на амплитуду и длительность ударного импульса, что ограничивает применение инструментальных материалов для изготовления дорна и обоймы, а также сокращает срок их эксплуатации. Представляется, что использование данного устройство не позволит получить требуемый микрорельеф на поверхности отверстия, в том числе сложнопрофильного.

Известен также способ дорнования отверстий, в котором применяется дорн с заборным и обратным конусами и калибрующей рабочей поверхностью, выполненной с заданным регулярным микрорельефом (Патент RU 2475348 C1, опубликовано 20.02.2013). Однако в данном изобретении нанесение микрорельефа на калибрующую поверхность применяется лишь для обеспечения непрерывной подачи смазочного материала в зону очага пластической деформации.

Известен формообразующий элемент для обработки отверстий, форма которого соответствует форме обрабатываемого отверстия, а на его рабочей поверхности выполнен сложнопрофильный рельеф (треугольные шлицы), который копируется на поверхности обрабатываемого отверстия (RU 72430 U1, B23D 43/02, 20.04.2008).

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является получение на внутренней поверхности отверстий особого микрорельефа в заготовках любых размеров и формы поперечного сечения. Полученный микрорельеф выполняет различные функции (например, снижение гидравлического трения при перемещении жидких сред; образование профильных неразъемных соединений в узлах машин типа «втулка-корпус»; в многослойных покрытиях внутренних поверхностей, а также профильных подвижных соединений; создания многочисленных масляных карманов в узлах трения и т.д.).

Данная задача решается за счет того, что формообразующий инструмент для обработки отверстий методом пластического деформирования, может быть выполнен в форме, соответствующей форме обрабатываемого отверстия, а на его рабочей поверхности может быть выполнен сложнопрофильный микрорельеф, который копируется на поверхности обрабатываемого отверстия при продольном перемещении инструмента.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение сложнопрофильного микрорельефа в отверстии заготовок типа втулок или трубных заготовках, с помощью которого можно, например, точно определить площадь контакта сопрягаемых поверхностей, повысить скорость перемещения жидких сред, обеспечить надежное прилегание друг к другу материалов многослойного покрытия и т.д.

Сущность полезной модели поясняется эскизами, на которых изображено:

на фиг.1 - дорн с профилированной рабочей поверхностью кольца (зуба) - частный случай настоящего формообразующего инструмента, профиль кольца которого имеет заборную 1 и заднюю 3 части конусообразной формы и профилированную ленточку 3;

на фиг.2 - пример профиля цилиндрического отверстия после обработки с полученным регулярным микрорельефом в виде выступов трапецеидальной формы и чередующихся с ними впадин треугольной формы;

на фиг.3 - примеры длинномерных изделий в виде цилиндрических труб, внутренняя поверхность которых после обработки данным формообразующим инструментом имеет регулярный рельеф в виде продольных борозд определенной геометрической формы, чередующихся с выступами также определенной геометрической формы, являющийся зеркальной копией микрорельефа инструмента.

Данный формообразующий инструмент в зависимости от материала и размеров заготовки (втулка, трубная заготовка и т.д.) и применяемого технологического оборудования (технологические операции со снятием материала - протягивание, прошивание, без снятия материала - дорнование) может быть выполнен однозубым или многозубым в виде цельного, сборного, либо комбинированного инструмента (протяжка, прошивка, дорн).

Обработка отверстия данным формообразующим инструментом может осуществляться как после предварительной обработки отверстия, например, растачиванием, так и без нее, если исходная шероховатость поверхности удовлетворяет требованиям, необходимым для ее осуществления. Обработка осуществляется за один или несколько проходов инструмента и заключается в его осевом перемещении с использованием смазочного материала (масла, эмульсии, 5-10% раствор мыла в воде, металлсодержащие маслорастворимые композиции) для повышения антифрикционных, противозадирных и антиокислительных свойств смазочного материала для уменьшения усилия обработки, повышения ее производительности, для уменьшения износа инструмент и минимизации остаточных деформаций деталей. Наиболее предпочтительна подача смазывающего материала в направлении, противоположном движению инструмента, в корпусе которого также могут быть предусмотрены технологические.

Получение микрорельефа на внутренних поверхностях заявленным формообразующим инструментом имеет сравнительно небольшую трудоемкость, высокую точность, кроме того, поверхности выступов микрорельефа упрочняются, за счет чего улучшается качество деталей, поверхность обработанных отверстий приобретает повышенные эксплуатационные свойства (прочность, износостойкость и др.), повышается надежность и долговечность соединений, также возможно в широких пределах регулировать параметры качества обрабатываемого поверхностного слоя.

1. Формообразующий инструмент, отличающийся тем, что он выполнен с профилированной рабочей поверхностью для получения микрорельефа на внутренней поверхности обрабатываемого изделия.

2. Формообразующий инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с технологическими отверстиями для подачи смазывающей жидкости при обработке.