Устройство для вибронакатывания поверхностей
Изобретение относится к механической обработке металлов вибрационным поверхностным пластическим деформированием и может использоваться в машиностроении и рецонтном производстве. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и снижение затрат на оснастку за счетуправления параметрами регулярного микрорельефа, а также повышение качества обработки за счет постоянства усилия деформирования при любом наклоне ролика. Отверстие ролика выполнено в виде двух частей - конической и резьбовой, а ось выполнена со сферической цапфой, на которую установлен ролик, ролик в заданном угловом положении относительно оси вращения закреплен гайкой с конической выточкой и наружной резьбой, вкрученной в резьбовую часть отверстия ролика. На сферической части цапфы выполнен расположенный под углом 45° к оси вращения паз, в который входит размещенный в ступице радиально к сферической выточке ролика штифт-стопор. Гайка с конической выточкой застопорена винтом, вкрученным в ступицу ролика в зоне резьбовой части его отверстия. Ролик снабжен рабочим профилем с зигзагообразными выпуклостями, расположенными на кольцевой сферической поверхности с диаметром, равным диаметру ролика. Предлагаемое устройство обеспечивает нанесение регулярных микрорельефов с разными характеристиками одним инструментом и достижение заданных параметров шероховатости при уменьшении усилия деформирования на 10-19%. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) . 01 1 1 (51)5 В 24 В 39/0-
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710673 27 (22) 26.06.89 (46) 07.10.91. 6 юл. М 37 (71) Витебский технологический институт легкой промышленности (72) В.А. Горохов (53) 621.923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1183356, кл. В 24 В 39/04, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОНАКАТЫ ВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к механической обработке металлов вибрационным поверхностным пластическим деформированием и может использоваться в машиностроении и ремонтном производстве. Целью изобретения является расширение технологических воэможностей и снижение затрат на оснастку эа счет управления параметрами регулярного микрорельефа, а также повышение качества обработки за счет постоянства усилия деформирования при любом наклоне ролика. Отверстие ролика выполнено в виде двух частей — конической и резьбовой, а ось
Изобретение относится к механической обработке металлов вибрационным поверхностным пластическим деформированием и может использоваться в машиностроении и ремонтном производстве.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей и снижение затрат на оснастку за счет управления параметрами регулярного микрорельефа, а также повышение качества обработки за счет постоянства усилия деформирования прм любом наклоне ролика. выполнена со сферической цапфой, на которую установлен ролик, ролик в заданном угловом положении относительно оси вращения закреплен гайкой с конической выточкой и наружной резьбой, вкрученной в резьбовую часть отверстия ролика. На сферической части цапфы выполнен расположенный пад углом 45 к оси вращения паз, в который входит размещенный в ступице радиально к сферической выточке ролика штифт-стопср. Гайка с конической выточкой застопорена винтом, вкрученным в ступицу ролика в зоне резьбовой части-его отверстия. Ролик снабжен рабочим профилем с зигзагообразными выпуклостями, расположенными на кольцевой сферической поверхности с диаметром, равным диаметру ролика. Предлагаемое устройство обеспечивает нанесение регулярных микрорельефов с разными характеристиками одним инструментом и достижение заданных параметров шероховатости при уменьшении усилия деформирования на 10-19 Я,. 1 . з.п.ф-лы, 7 ил, На фиг, 1 показано предлагаемое уст- ф р0йство в работе; на фиг, 2 — вид на сфери- (Л ческую часть цапфы со стороны паза; на фиг, 3 — применение в качестве инструмента с изменяемым углом наклона)3и биением рабочего профиля д гладкого(а) и профильного косинусоидальнго (б) роликов и наносимые при этом следы обработки; на фиг, 4 — изменение параметров следов обработки на развертках цилиндрической поверхности при разных значениях угла наклона и осевого биения рабочего профиля гладкого ролика, иэ фиг. 5 — след обработки и его параметры
0 42 и (142именении 43!8(2+M))bHQI О GMfI)f(:Ои" дального с перемвнн:ifwM параметрами ролика и наклонным п)20филем; на фиГ, 6 и
7 — поло>к8ни8 слеДОВ ОбрабОтки н8 p33 вертках цилиндрической поверхности при 5 нибронакатывании гладкими роликами с разны ми знач8ниями уГла HBKJ)GHB (д) и® и осевого биения (д1 и д2) при одинахоной подаче Эо, Устройство (фиг, 1) сос гоит из ролика i, 1(2 поджимаемого при Обработке с силой Р к заГОтОнке 2, цапфы .I „LL4TMôTB-стОПО!)8 4, контргайки 5, rBAKM 6 с KcническОЙ BbfToч(<Ой, Винта 7, KÎpi))08 8, шариког)одшиг)ников 9, крышек 1О, шайб 11, пластин 12 и 45 силовоГО зл8мента 13, Ролик (внутренней сферической вьгго"--::-.ОЙ А установлен нв сферическую часть Б цапфы 3, Г(ри 9TGI 4 штифт-стопор 4, )IL18новленный В резьбоном отверстии ступ(<- .".)()
ЦЬ! РОЛИКВ РВДИВЛЬНО ОТНОСИТЕЛЬН(2 ЕГО
c 4((8РИКОПОЦ(()ИПНИКс)Х ;) КОТОРЫ6 Нс!)Ч)Ь(Г)8:-этся сьемными крышками 1О и предохра,- Я(О-! ся GT загрязнен.lЯ пайбам)/1 i u г(ластинами 12, Силовой злем<энт 13 В Ви,UB пненматич8скОГО ц(х)1))нд()э или пружины 35 Воздействует на xB ОСЕВ ВОГО биеНИЯ д =- ((1p - 2Гр)З4() Р ГД6 с ; РВДИУС СКРУГЛВНИЯ РОЛИ(KB, РВООЧЕГО ПР(2ф 1г(11 и предварительно <))и кс(!4 руется В )T! iv ) пол)зжении закручиванием штифта-г Опора 4 До упора в дно паза 4.") цапфы 3, 4 -1 атом 5() г) сложении ролик Окончат6)1ьнО зак(26пл я 8r" ся нн цаг)фе закручиванием гайки 6 po;Jfiop8 .Оническсй выточки Г н сферическую чнс)ь !.,Вг)Фы. Г(осле этого за!круч(1наются;<О)(т;.-! 8Й (Я 5 на LI)TNd)T8-cT011()p8 4 M BNHT 7 f)06!)" :, ТвраЩ8)ОЩИ8 ОТКЛОН(3НИ6 ОТ Задс) Н (fO 0 :,",G)K6HNÿ и самооткре iëåíMå ролика 1 при - = накоп8ременном кинвма tèêo-динамичв ском возДействии HB н6ГО 00рабатынаемой поверхности. Штифт-стопор за счет расположения паза В на сферической части под углом 45 к оси цапфы (фиг, 2) способс-нует предотвращению поворота ролика как н направлении вращения ролика, так и в направлении его ПВРЕМЕЩЕНИЯ ВДОЛЬ ОСИ ЗВГOTOBKN, ДЛЯ BPB щения на штифте-стопоре предусмотрен шлиц под отвертку, на торце I айки 6 выполнены расположенные под углом 45 радиальны6 пазы Е для специальнОГО нилчатОГО ключа с ОтоГнутыми 4<онцами, ВхОдящими В пазы, 8 целях предотвращения поворота ролика при закручивании -айки 6 подобные пазы Ж под Вилчатый ключ предусмотрены на торце ролика 1, При настройке устройстна нг другие значения/3 ид ролик открепляется и цикл повторяется. В процессе вибро)(акатыг)ания поджать(Й с силой Р к вращающейся с частотоЙ пз заготонке 2 ролик 1 вращается вместе с цапфой 3 н шарикоподшипниках 9, которые разме цены в полуотверстиях корпуса 8, .закрыты съемными Kpbl(L!KBMN 10 и защи щены от загрязнения шайбами 11 и пластинами 12. закрепленными на корпусе. устроЙства )зинтами. Смазь Вание шарикоподши(1никОВ 9 консист6нтным смазОчным МВТВРИВЛОМ ОС Щ6СТВЛЯ6 СЯ ПРИ СНЯТЫХ п)(астинах 12. Зс: СЧВТ НВКЛОН8 ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ HB :гс)л(/3, осевого биения рабочего профиля и пеаемещения точки контакта гладкого роли,<а В процессе вибронакатывания на поверхность заготовки наносятся следы в виде СИНусОИД " ДЛИНОЙ ВОЛНЫ с =-- 7Г С)4), 8МПЛИТу дой 2А =- д, (.=- (ая - 2гр)з(пф и углом напран)18))Щ )l 4;g )/ = ") 92 А/A Переналадкой устройства и заданием раз-(ых значений /2 и д реализуется воз4-".Ох<ность обеспечения разных значений 2А и g слеДОВ Обрабо п(и flpN! использоВании уст)20йстг)а с Од))им pOJ4NKQM, что исключает неоо .ОДНМОст -. НЗготов)18ниЯ набора роли -ОВ, у каждого нз которых свои постоянные (1, (застыВшие 4 )Глы 4(аклонар Относительно 0cN Отверстия, с которыми они устанавливаются на ось устройств, и осевые биения д, Пр)4 атом налицо большие затраты на изготс)1)г(ен)) н8бора рОликОВ и Г(ер8у 1 ановку их в суще! "тву(ощие устройства для обеспечения зада)3).ь!х значений 2А и у следов Обраоотки. 41ри зада-(MN положения рабочего профиля ГладкоГО p0nNKB под углами /31 и )22 на поверхность B-àãñTOBêè 2 наносятся следы с ам )ли1уд:Ii,)M 2A) и 2 и у(лами))1 N ф (фиг. 3., PI. В сл -136 ОснаЩения устройства прОф1682145 ильным косинусоидальным роликом или синусоидальными с переменными параметрами роликами (фиг. 3, б) на обрабатываемую поверхность наносятся следы в виде косинусоид и прямых участков с длиной А, амплитудой 2А, углом направления у или синусоид с чередующимися значениями параметров, наложенных на синусоиду, с i4 =жбр, 2Ai = д иу1, tg у12,46 д/А (фиг. 3, б). При этом зигзагообразная выпуклость профильных роликов должна располагаться не на наружной цилиндрической поверхности, KBK это бывает у роликов с перпендикулярным расположением профиля относительно оси вращения, а на кольцевой сферической поверхности диаметром dp, Ширина кольцевой сферичегкой поверхности принимается равной 1 3 размаха (амплитуды) синусоид или косинусоид выпуклостей, Использование сферической поверхности для расположения. зигзагообразных выпуклостей приводит к . плавкой работе инструмента при изменении угла наклона Р роликов. Применение профильных роликов с наклонным относительно оси вращения профилем приводит к усложнению кинематики перемещения пятна контакта, значительной интенсификации поверхностной пластической деформации, созданию регулярных микрорельефов 2-х и более уровней, увеличивает возможности вибронакатывания как декоративной обработки, Параметры следов обработки гладких роликов с наклонным профилем на развертке поверхности цилиндрической заготовки диаметром Ds показаны на фиг. 4. Следы обработки и их параметры при использовании профильных синусоидальных с переменйыми параметрами роликов с 5 наклонным профилем представлены на развертке цилиндрической поверхности заготовки (фиг. 5). Примеры наложекия следов обработки при подаче на оборот заготовки S< и разных значениях Р И д гладкого ролика на развертках цилиндрической поверхности иллюстрируют фиг, 6 и 7. Подобные картины, но с более сложной кинематикой возникают при применении профильных роликов с наклонным рабочим профилем. Для экспериментальной проверки изготовлено устройство. Шкворни из стали 40Х в количестве 8 штук после предварительного обтачивания подвергаются виброобкатыванию на станке 1К62 при помощи устройства, имеющего ролик с регулирумемым по углу наклона относительно оси вращения профилем. Контроль полученных при больших подачах So частично регулярных микрорельефов ЧРМР, ГОСТ 24773-81 на деталях показал практическое соответствие рассчитанных по эначениямРидроликов 20 параметров следов обработки 2А и ус фактически полученными. Установлено, что путем переналадки приспособления можно обеспечивать угол ф от 0 до 22 30, биение от 0 до 14 мм (ролик с dp = 50 мм, гр - 5 мм), 25 В этом случае при применении гладкого ролика создаются регулярные микрорельефы с 2А от 0 до 14 мм, у от 0 до 150. С применением профильных роликов границы изменения параметров ЧРМР значительно 30 расширяются, что видно на фиг. 3, б и 5, При обработке роликом с наклонным относительно оси вращения профилем радиус (фиг. 3, а) расположения точки контакта относительно оси вращения является переЗ5 менным и изменяется для приведенных выше dp = 50 мм и границ значений Р и д от р = 0,5dp до p= 0,475dp или от 25 до 23,75 мм, Однако изменение сжатия пружины, которая используется в устройстве в ка40 честве силового элемента, на 1,25 мм не приводит к значительному колебанию значения силы P и заметному изменению глубины h наносимых канавок — следов обработки, а использование в каче45 стве силового элемента пневмоцилиндра, шток поршня которого соединяется с хвостовиком Д корпуса 8 устройства (фиг. 1), вообще не приводит к изменению значения Р, так как давление воздуха в магистрали 50 постоянно (при проверке р = 0 5 МПа). При малых подачах S и нанесении полностью регулярных микрорельефов (ПРМР) замечено уменьшение R> шероховатости поверхности по мере увеличения Р и д, что 5 свидетельствует о интенсификации процесса деформации металла и сглаживания исходных микронеровностей обрабатываемой поверхности. В результате появляется воэможность достигать заданные параметры шероховатости поверхности при силах, уменьшенных на 10...19 по сравнению с силой накатывания роликами без наклона рабочего профиля относительно оси вращения, Формула изобретения 1. Устройство для вибронакатывания поверхностей, содержащее корпус. в котором на оси установлен ролик с наклонной сферической рабочей поверхностью и центральным отверстием в ступице, и кагружающий элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможкостей и снижения затрат на оснастку за счет управления параметров регулярного микрорельефа, оно снабжено гайкой с внутренней сферической выточкой и наружной резьбой, штифтом-стопором и Винтом, при этом центральное отверстие ролика выполН6Но в виде двух частей — кОнической и p83b" бовой, а ось — со сферической цапфой и пазом, расположенным над ней под углом 45 к йродольной оси, ролик установлен на сферической цапфе оси„а гайка — в резьбовой части отверстия ролика, причем в зонах конической и резьбовой частей отверстия ролика выполнены радиальные отверстия сООтветстВенно для размещения в них Винта и штифта-стопора, при этом последний установлен с Возможностью контакта с пазОм оси, а винт — с возможностью вэаимодейст5 вия с гайкой, 2. Устройство по п.1, отл и ч а ю це ес я тем, что, с целью повышения качества обработки за счет постоянства усилия деформирования при любом наклоне ролика, 1Î рабочая поверхность ролика выполнена с диаметром сферы, равным диаметру ролика, и с зигзагообразными выпуклостями. Ы ъ 935"; 1682145 (.Оста Б жтел ь ° "i ч каеРз Редактор ь!. Стрельникоаа Текред М.Морге - .тм корректор M. Максииишииец Праиаводственна-издательский комбинат:1атент"„г. Ужгород, ул.Гагарина, 191 Заказ 33 H Тираж Йодписное ВНИМАЛИ Государсгзенчого комитета но: зо(3ретениям и открытияи при ГКНТ (:(:,P 113О35, Москаа„, К-3!з Р;.-дшскал наб„415
