Устройство для упрочняющего обкатывания деталей

 

Изобретение относится к области механической обработки материалов, а именно к упрочняюще-чистовой обработке поверхностей методом поверхностного пластического деформирования, и может быть использовано в различных областях машиностроения. Устройство содержит корпус с закрепленной осью, шаговый привод линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов и дефорормирующий ролик. Последний выполнен с криволинейной рабочей поверхностью и смонтирован на втулке, которая кинематически сопряжена с шаговым приводом, с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси. Использование изобретения позволяет формировать регулярный микрорельеф заданной амплитуды и шага, что позволяет повысить усталостную прочность и стойкость к поверхностному истиранию, а также значительно повысить качество поверхности обработанного материала. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области механической обработки материалов, а именно к упрочняюще-чистовой обработке поверхностей методом поверхностного пластического деформирования и может быть использовано в различных областях машиностроения.

Известно устройство для чистовой обработки поверхностей, содержащее вилкообразную державку с закрепленной в ней с возможностью вращения оправкой и деформирующий ролик, установленный на оправке под углом к ее оси, и для периодического смещения зоны контакта его рабочей поверхности с поверхностью детали, устройство снабжено установленной на оправке с возможностью покачивания зубчатым колесом, закрепленным на державке перпендикулярно оси оправки упором для периодического контакта с зубчатым сектором, при этом деформирующий ролик выполнен с зубчатым венцом внутреннего зацепления и установлен на оправке с возможностью вращения, а зубчатый сектор подпружинен относительно деформирующего ролика.

Признаки совпадающие - деформирующий ролик, имеющий возможность периодического смещения зоны контакта его рабочей поверхности с поверхностью детали.

(См. авторское свидетельство №1386433, В 24 В 39/04, бюл. №13, 1988 г.)

Причины, препятствующие поставленной задаче, в том, что устройство создает малые нагрузки, и нет возможности сформировать регулярный микрорельеф в виде пересекающихся волн заданной амплитуды и плотности на плоские поверхности деталей, а также изменять его в процессе работы.

Известно устройство для упрочняюще-чистового обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус, в сепараторе которого установлены деформирующие элементы, опирающиеся на нажимной корпус, механизм его подачи и привод, оно снабжено установленным на механизме подачи и связанным с приводом механизмом определения поверхностной пористости детали, выполненным в виде охватывающего деталь кожуха с отверстиями, механизмами вращения сепаратора, коррекции подачи и блоком автоматического управления, при этом привод выполнен в виде шагового двигателя с валом, механизм вращения сепаратора выполнен в виде втулки, установленной на корпусе и кинематически связанной с валом двигателя, причем сепаратор расположен на упомянутой втулке, а механизм коррекции подачи выполнен в виде регулировочного привода с винтом, передаточным механизмом и гайкой, при этом последняя связана с корпусом, а он установлен с возможностью осевого перемещения относительно механизма подачи, дополнительно блок автоматического управления выполнен в виде блоков преобразования и сравнения с усилиями и задатчика сигналов.

Признаки, совпадающие - наличие деформирующего элемента и механизм его подачи, привод выполнен в виде шагового двигателя, блок управления.

(См. авторское свидетельство №1286393, В 24 В 39/04, бюл. №4, 1987 г.)

Причины, препятствующие поставленной задаче, в том, что данное устройство при конструктивной сложности не позволяет эффективно наносить регулярный микрорельеф в виде пересекающихся волн заданной амплитуды и плотности на плоские поверхности деталей.

За прототип принято устройство для упрочняющего обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус, шаговый привод линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов и деформирующий ролик, кинематически связанный с шаговым приводом линейного перемещения, при этом оно снабжено сферическим шарниром, осью, упругими элементами и серьгой, в корпусе выполнены направляющие пазы, в которых смонтирована серьга, кинематическая связь деформирующего ролика с шаговым приводом линейного перемещения осуществлена посредством указанной серьги, при этом деформирующий ролик установлен между двумя упругими элементами с возможностью колебательного перемещения относительно плоскости, перпендикулярной оси обкатываемой детали, с периодическим смещением зоны контакта и смонтирован на сферическом шарнире, установленном на оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, параллельном воздействию шагового привода за счет упругих элементов.

Признаки, совпадающие - наличие корпуса, шагового привода линейного перемещения, блока управления в виде задатчика сигналов и деформирующего ролика на оси, кинематически связанного с шаговым приводом линейного перемещения.

(См. авторское свидетельство №2184024, В 24 В 39/00, бюл. №18, 2002 г.)

Причины, препятствующие поставленной задаче, в том, что устройство достаточно сложно конструктивно и нет возможности нанесения регулярного микрорельефа в виде пересекающихся волн заданной амплитуды и плотности на плоские поверхности деталей.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для упрочняющей обработки деталей вращения и плоскостей методом поверхностного пластического деформирования, позволяющего формировать регулярный микрорельеф заданной амплитуды и шага, а также с возможностью изменять плотность его в процессе обработки детали, что позволяет повысить усталостную прочность и стойкость к поверхностному истиранию, а также значительно повышает качество поверхности обработанного материала.

Технический результат заключается в том, что устройство для упрочняющего обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, содержит корпус с закрепленной осью, шаговый привод линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов и деформирующий ролик, который имеет криволинейную рабочую поверхность и смонтирован на втулке, кинематически сопряженной с шаговым приводом, с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси, при этом

рабочая поверхность ролика выполнена в форме замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой и постоянным или переменным периодом кривой;

или рабочая поверхность ролика выполнена из чередующихся секторов, содержащих синусоиды с возрастающей амплитудой от min до mах;

или рабочая поверхность ролика выполнена из чередующихся секторов, содержащих синусоиды с mах амплитудой в середине и затухающие к краям;

или рабочая поверхность ролика выполнена в форме замкнутой кривой, состоящей из чередующихся полупериодов синусоиды, при этом

Xm+Yn+Xm+Yn+...=360,

X - полупериод большой синусоиды;

Y - полупериод малой синусоиды;

тип целое число (0, 1, 2, 3...).

Это дает ролику возможность совершать перемещения, относительно обрабатываемой детали или плоскости с нанесением соответствующего рабочей поверхности ролика рельефа, с периодическим смещением зоны контакта его рабочей поверхности с поверхностью детали, что дополнительно дает возможность создавать микрорельеф заданной плотности и направленности.

Предлагаемое устройство для упрочняюще-чистового обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования поясняется чертежом.

Устройство для упрочняющего обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования содержит корпус 1 с закрепленной осью 2, шаговый привод линейного перемещения 3, блок управления в виде задатчика сигналов 6 и деформирующий ролик 4, который имеет криволинейную рабочую поверхность и смонтирован на втулке 5, кинематически сопряженной с шаговым приводом, с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси 2, при этом рабочая поверхность ролика выполнена в форме замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой и постоянным или с переменным периодом кривой;

или рабочая поверхность ролика выполнена из чередующихся секторов, содержащих синусоиды с возрастающей амплитудой от min до mах;

или рабочая поверхность ролика выполнена из чередующихся секторов, содержащих синусоиды с mах амплитудой в середине и затухающие к краям;

или рабочая поверхность ролика выполнена в форме замкнутой кривой, состоящей из чередующихся полупериодов синусоиды

Xm+Yn+Xm+Yn+...=360,

Х - полупериод большой синусоиды;

Y - полупериод малой синусоиды;

тип целое число (0, 1, 2, 3...).

Устройство для упрочняюще-чистового обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, представленное на фиг. 1, работает следующим образом: устройство монтируется, например, на токарном станке, которым задаются подача и усилие воздействия на деталь. Посредством блока управления 6 в виде задатчика сигналов задается частота и амплитуда перемещения шагового привода линейного перемещения 3, кинематически связанного с втулкой 5, которая совершает возвратно-поступательные перемещения по оси 2. Установленный на втулке 5 ролик 4 совершает возвратно-поступательные перемещения относительно обрабатываемой поверхности вращения или плоскости параллельно оси ролика 4, при этом происходит периодическое смещение зоны его контакта с поверхностью детали. Таким образом, осуществляется нанесение волны с заданной амплитудой и шагом, а также имеется возможность наносить регулярный микрорельеф переменной плотности, задавая его параметры посредством ролика 4 с соответствующей рабочей поверхностью, а также изменять его плотность в процессе обработки посредством шагового привода как для поверхностей вращения, так и для плоских поверхностей.

Это позволяет повысить усталостную прочность и стойкость к поверхностному истиранию как за счет наносимого регулярного микрорельефа, так и в результате создания направленной текстуры материала поверхностного слоя обрабатываемой детали. Что дополнительно обеспечивает удержание смазки и ее распределение по сопрягаемым поверхностям в требуемом месте и в заданном направлении.

Формула изобретения

1. Устройство для упрочняющего обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус с закрепленной осью, шаговый привод линейного перемещения, блок управления в виде задатчика сигналов и деформирующий ролик, отличающееся тем, что деформирующий ролик имеет криволинейную рабочую поверхность и смонтирован на втулке, кинематически сопряженной с шаговым приводом, с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность ролика выполнена в форме замкнутой симметричной синусоиды с постоянной амплитудой и постоянным или переменным периодом кривой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность ролика выполнена из чередующихся секторов, содержащих синусоиды с возрастающей амплитудой от min до max.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность ролика выполнена из чередующихся секторов, содержащих синусоиды с max амплитудой в середине и затухающие к краям.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность ролика выполнена в форме замкнутой кривой, состоящей из чередующихся полупериодов синусоиды, при этом

Xm+Yn+Хm+Yn+...=360,

где Х - полупериод большой синусоиды;

Y - полупериод малой синусоиды;

m и n - целое число (0, 1, 2, 3...).

РИСУНКИ

Рисунок 1