Инструмент для упрочнения деталей,ограниченных поверхностями сложной формы

 

Изобретение относится к машиностроению и обработке металлов давлением и может быть использовано для упрочнения методом поверхностного пластического деформирования деталей, ограниченных сложными поверхностями. Цель - увеличение производительности обработки при упрочнении сложных поверхностей , повыпение качества за счет максимальной степени конформности упрочненной поверхности. 06- разуницая исходной инструментальной поверхности выполнена в виде кривой с монотонно изменяющейся кривизной. Кривизна изменяется с постоянной интенсивностью. Параметры профиля инструмента выбирают согласно приведенной математической зависимости. Расположение оси вращения ролика перпендикулярно оси закрепления инструмента позволяет выравнить по величине противоположно направленные усилия вдоль оси вращения ролика, что позволяет улучшить качество обработки . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

t (19) 1 (и) (51) 4 В 24 В 39/00

> > д ;

Ф ,/ ф *

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф у

1 ъ и4;

4 (21) 4018891/31-27 (22) 11 ° 02.86 (46) 07.10.88. Бюл. У 37, (71) Днепродзержинский индустриальный институт им. М.И.Арсеничева (72) С.П.Радзевич (53) 621.923.77 (088.8) (56) Упрочняюще-отделочная обработка рабочих поверхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием. — В кн. НИИМАШ.

Сер. С-Х-З, М., 1971, с. 126, рис. 79. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ,ОГРАНИЧЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЯМИ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к машиностроению и обработке металлов давлением и может быть использовано для упрочнения методом поверхностного пластического деформирования деталей, ограниченных сложными поверхностями.

Цель — увеличение производительности обработки при упрочнении сложных поверхностей, повьапение качества эа счет максимальной степени конформности упрочненной поверхности. Образукнцая исходной инструментальной поверхности выполнена в виде кривой с монотонно изменяющейся кривизной.

Кривизна изменяется с постоянной интенсивностью. Параметры профиля инструмента выбирают согласно приведенной математической зависимости.

Расположение оси вращения ролика перпендикулярно оси закрепления инструмента позволяет выравнить по величине противоположно направленные усилия вдоль оси вращения ролика, что позволяет улучшить качество обработки. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1428563 где R текущее значение радиус-век- 40 тора образующей исходной инструментальной поверхности. инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы,мм, 45 радиус-вектор образующей исходной инструментальной поверхности инструмента в некоторой наперед заданной ее точке, например в точке И, мм," коэффициент интенсивности изменения кривизны образующей 2 исходной инструментальной поверхности (С =

const), безразмерная величина; текущее значение аргумента, Рад.

Изобретение относится к Обработке ,металлов давлением и может быть использовано для упрочнения методом поверхностного пластического дефор5 мирования деталей, ограниченных поверхностями сложной формы: всасывающих и нагнетательных поверхностей корабельных гребных винтов„ рабочих поверхностей крупных лопаток турбин и компрессоров и т.п. деталей.

Цель изобретения — увеличение производительности обработки и улучшение качества эа счет максимальной степени конформности упрочняемой 15 поверхности.

На фиг.1 показан инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, выполненный в виде выглаживающего инденто- 20 ра> йа фиг.2 — то же, выполненный в виде свободно вращающегося ролика.

Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, содержит корпус (не 25, показан), в котором закреплена деформирующая рабочая часть 1 с криволинейной образующей 2 исходной инструментальной поверхности. Образующая 2 выполнена в виде кривой линии с моно- 30 тонно изменяющейся кривизной, причем кривизна образующей 2 изменяется с постоянной интенсивностью по ее длине. Координаты текущей точки криволинейной образующей 2 в полярных координатах определяются по формуле

R = — ——

Re (1) ехрС P

Для того, чтобы радиус кривизны

/ образующей 2 исходной инструментальной поверхности инструментальной поверхности инструмента для упрочнения деталей,.ограниченных поверхностями сложной формы, изменялся от одной ее точки к другой с постоянной интенсивностью С необходимо, чтобы радиус кривизны Р образующей 2 в текущей точке Е и длина ее дуги L UME отсчитываемая от некоторой начальной точки (от точки И), удовлетворяли условию (2}

С1., мм т.е. интенсивность изменения радиуса кривизны Р должна быть фиксированной по длине образующей 2.

Известно, что радиус кривизны любой плоской кривой, заданной в полярных координатах уравнением вила

R - (Р}, (3) может быть рассчитан по формуле

Длина дуги L любой плоской кривой, заданной в полярных координатах уравнением вида (3), может быть рассчитана по формуле (5) которая также известна. Подставляя (4) и (5) в (2) после преобразованьяи, получают уравнение (1), Образующая 2 исходной инструментальной поверхности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной фон, строится в полярных координатах с полюсом в точке О. Далее на,построенной кривой выбирают дугу 3 или 4 с требуемым минимальным (в точке 4) и максимальным (в точке 3) значениями радиуса кривизны. Поскольку зависимость (1) получена путем преобразования из формулы (4), то очевидно, что при тех же габаритных размерах инструмента и прочих неизменных условиях образующая 2 исходной инструментальной поверхности (в частности, при неизменной ее длине) имеет наибольший диапазон изменения радиуса кривизны и одинаковое весовое значение каждого из значений радиуса кривизны.

1 4285F 3

Первое позволяет для любого значения нормальной кривизны упрочня-емой сложной поверхности детали привести в соответствие такую точку на образующей 2 исходной инструментальной поперхности, при введении которой в контакт с обрабатываемой поверхностью достигается наиболее полное их взаимное прилегание, тем самым увеличивается степень конформности формообразуемой сложной поверхности детали и формообразующей исходной инструментальной поверхности.

Указанное обеспечивается тем, что радиус кривизны образующей ? исходной инструментальной поверхности в такой точке и радиус кривизны нормального сечения формообразуемой поверхности детали в точке их касания равны друг другу (либо минимально отличаются друг от друга). Это позволяет предельно уменьшить высоту гребешков остаточного детермированного регулярного микрорельефа на упрочненной сложной поверхности детали и тем самым улучшить качество обработки деталей, ограниченных поверхностями сложной формы.

Второе дает воэможность расширить технологические воэможности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, за счет одинакового весового представления каждого из значений радиуса кривизны образующей 2 исходной ,инструментальной поверхности. Иными, словами в соответствии с предлагаемым инструментом каждое значение радиуса кривизны образующей 2 исходной инструментальной поверхности представлено одинаково с другими его значениями, По этой причине инструмент равностойкий: все участки его рабочей поверхности изнашиваются с одинаковой интенсивностью, вследствие чего не будет более интенсивно изнашивающихся участков, всегда лимитирующих результирующую стойкость инструмента. Это является следствием того, что С = const.

Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, может быть выполнен в виде выглаживающего индентора (фиг.1).

Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, может быть выполнен в виде свободно вращающегося вокруг своей оси О-О ролика 5 (фиг.2).

Ось 6 закрепления инструмента для упрочнения деталей, ограниченных .поверхностями сложной формы, может быть совмещена с биссектрисой 7 угла между нормалями 8 и 9 в крайних точках 3 и 4 соответственно образующей 2 исходной инструментальной поверхности.

Ось вращения О 1-Оq свободно вращающегося ролика 5 может быть установлена перпендикулярно оси 6 его закрепления.

Инструмент работает следующим образом.

Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, может быть использован на металлорежущих станках с числовым программным уравнением, которые серийно выпускаются отечественной промьппленностью. Обработка деталей, ограниченных сложными поверхностями, производится методом построчного огибания при точечном контакте формообраэуемой поверхности детали и формообразующей исходной инструментальной поверхности. Для обработки инс грумент необходимо ввести в контакт с деталью и перемещать его строками по упрочняемой поверхности сложной формы с периодическим смещением от строки к строке на величину подачи на строку. Кроме того, по мере перемещения вдоль каждой строки и при переходе от обработки одной строки к обработке следующей инструменту постоянно сообщают движение ориентации относительно упрочняемой поверхности.

Это движение направлено так, чтобы в работе постоянно находился тот участок образующей 2 исходной инструментальной поверхности, кривизна которого в точке касания с деталью рав" на либо минимально отличается от нормальной кривизны поверхности детали в соответствующем плоском нормальном сечении, проходящем через точку контакта инструмента с деталью. Этим достигается улучшение качества обработанной поверхности, поскольку уменьшается ее шероховатость и увеличивается степень равномерности наклепа упрочненного слоя. Расширение технологических возможностей инструмента для упрочнения деталей, огПринимают исходные параметры равнымн К R, = 5 мм. Torpa npv R = Rq иэ уравнения (1) следует, что Р, О рад, а при R-Р имеем У =n,924 рад, или, что то же самое: $q О и

Я = 52,95 . В рассматриваемом частном случае уравнение (1) записывается в таком виде

R = — - — --- мм ехр 0,75 (6) По уравнению (6) рассчитываются координаты текущей точки образующей исходной инструментальной поверхности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы.

Направление оси закрепления инструмента, совпадающей с биссектрисой угла между нормалями в крайних точках образующей 2 исходной инструментальной поверхности, определяется углом (-g<) 2 = 26, 475 . Ось Оя -Од вращения ролика 5 (фиг.2) должна быть перпендикулярна этому направлению биссектрисы.

Применение инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, позволяет улучшить качество обработки без снижения производительности формообразования либо увеличить производительность обработке беэ снижения качества упрочненной поверхности, а также даст воэможность уменьшить номенклатуру используемого при этом сложного фасонного инструмента для упрочнения деталей, ограниченных сложными поверхностями, т,е, расширить технологические возможности инструмента.

Формула и э о б р е т е н и я

1, Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, содержащий ось с деформирующим элементом, рабочая часть которого имеет криволинейную образующую, отличающийся тем, что, с целью увеличения произ" водительности обработки и улучшения качества за счет максимальной степени конформности упрочняемой поверх- ности, криволинейная образующая деформирующего элемента выполнена с монотонно изменяющейся кривизной ко5 1428563 раниченных поверхностями сложной формы, достигается за счет того, что им.можно качественно и беэ снижения производительности формообразования

5 обеспечить обработку методом построчного огибания деталей с большим диапазоном изменения нормальной кривизны ограничивающих их поверхностей.

Увеличение производительности обра- 1о ботки является следствием увеличения степени конформности поверхности детали и исходной инструментальной поверхности. Поэтому обработку можно производить более широкими строками, следовательно их количество уменьшится, а производительность обработ ки увеличится.

Совмещение оси 6 закрепления инструмента,с биссектрисой угла 4 поз-,2р воляет выравнять по величине воспринимаемые инструментом усилия упрочнения Р, возникающие как в случае упрочнения участком образующей 2 в окрестности точки 3, так и в случае 25 упрочнения участком образующеи в окрестности ее точки 4. Таким образом, и в том и в другом случаях воспринимаемые инструментом изгибные усилия Т< р одинаковые, что позволя- у) ет выполнить крепежную часть инструмента меньшего сечения.

Расположение оси Q-О вращения ролика 5 перпендикулярно оси 6 закрепления инструмента позволяет выровнять по величине противоположно направленные усилия Рос вдоль оси вращения ролика 5, когда упрочнение сложной поверхности производится участком образующей 2 в окрестности точки 3 и когда упрочнение производится участком образующей 2 в окрестности точки 4. Это позволяет выполнять менее мощные подшипниковые узлы для закрепления Ролика 5 в кор- 45 пусе инструмента, Пример. Расчет параметров образующей исходной инструментальной поверхности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной. формы.

Пусть требуется разработать конструкцию инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями ,сложной формы, радиус кривизны обра-, зующей исходной инструментальной поверхности которого изменяется от

Rq = 5 до Rg = 10 мм., а интенсивность. изменения образующей 2 равна С=0,75.

7 1428563 ординаты точек которой определяют по формуле

Ra

R = -----ехр Сф

Рйа 8

Составитель С.Чукаева

Техред М.Ходанич

Корректор М. Васильева

Редактор Н.Рогулич

Заказ 5078/18

Подписное

Тираж 678

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где К вЂ” текущее значение радиуса вектора образующей инструмента, мм,  — радиус-вектор образующей инструмента в некоторой наперед заданной ее точке, мм, :

С вЂ” коэффициент изменения кривизны образующей инструмента (С = сопзй), безразмерная величина, 5 г — текущее значение аргумента, рад.

2, Инструмент по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что деформирующий элемент установлен с возможностью углового поворота относительно оси, перпендикулярной оси вращения инструмента.