Обкатный ролик

 

Сущность изобретения: обкатный ролик содержит корпус, на котором рабочий профиль выполнен в виде винтовой спирали с рабочими выступами и углублениями. Новым в инструменте является то, что -наружная; .; поверхность ролика покрыта эквидистантно расположенной конусной Оболочкой переменной толщины, которая монотонно возрастает в сторону большего диаметра ролика. При этом выступы и углубления на корпусе выполнены в виде многозаходной резьбы с одинаковым угловым сдвигом углублений на торцах ролика. Количество , заходов выбрано равным отношению высоты ролика к суммарной ширине выступа и углубления. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 24 В 39/00, 39/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) н »

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВИБЛ О- ...

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 (21) 4938708,/27 (22) 22.05.91 (46) 23.04.93. бюл. O 15 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) б.И. Никулкин (56) Авторское свидетельство СССР

М 509415, кл. В 24 B 39/04, 1976, Авторское свидетельстео СССР Й 154035, кл. В 24 В 39/00, 1990.

Авторское свидетельство СССР

hL 580102, кл; В 24 В 39/00, 1977. (54) ОБКАТНЫИ РОЛИК (57) Сущность изобретения: обкатный ролик

:. содержит корпус, на котором рабочий профИзобретение относится к машиностроениюв частности к обработке металлов методом пластической деформации. . Целью изобретения является повышение точности и улучшение качества обработанной поверхности мапожестких изделий.

На фиг. 1 изображен ролик в сборке с оправкой; на фиг. 2 —; на фиг.

3- схема обработки обкатыванием.

Обкатный ролик (фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный в виде усеченного конуса, на периферийной поверхности которого расположена конусная тонкостенная оболочка 2, зафиксированная в.осевом направлении на корпусе упорной шайбой 3, На конусной наружной поверхности корпуса 1 (фиг. 2) образованы винтовыми углубления ми 4 рабочие выступы 5 в виде многозаходной прямоугольной или трапецеидальной резьбыи Ширина bt углублений 4 (фиг. 2) выполнена одинаковой и равна или меньше

« ц.» 1810275 А1

2 иль выполнен в виде винтовой спирали С рабочими выступами и углублениями. Новым в инструменте является то, что наруж- . ная . поверхность ролика покрыта зквйдтистантно расположенной конусной оболочкой переменной толщины, которая монотонно возрастает в сторону большего диаметра ролика. При этом выступы и углубления на корпусе выполнены в виде многозаходной резьбы с одинаковым угловым сдвигом углублений на торцах ролика. Количество заходов выбрано равным отношению высоты ролика к суммарной ширине высту-,, па и углубления. 3 ил.

1! ширины Ь2 поверхности выступов 5, а коли- Я чество и заходов равно отношению высоты, Н ролика к суммарной ширине Ь1 углубле-", Н нив и Ьв выступа, т.в. и=

b> + bz

Винтовые углубления 4 выполнены s ; ° корпусе 1 с одинаковым шагом, равным вы- С1 соте Н ролика с винтовым уклоном от малого диаметра корпуса к большему диаметру кор- пусного ролика. При этом уклон выполнен в сторону, противоположнуа вектору скорости осевой подачи ролика. На торцах корпуса 2 ролика углубления 4 расположены с одинаковым угловым сдвигом, равным углу, а р =. —. . Кромки выступов скругпены, на3.60 и пример, по радиусу r=0,5 мм, Конусная оболочка 2 выполнена переменной толщины, монотонно возрастающей от малого диаметра в сторон1г большего диаметра, и установлена эквидистантно корпусу 1 ролика, 1810275.чшается качество обработанной поверти. При выполнении конусной оболочки . менной, монотонно возрастающей тол-ы от малого к большемудиаметру конусролика, уменьшается величина упругих рмаций калибрующего участка оболоч, за счет чего повышается точнЬсть ньшэется волнистость) и улучшается.каво обработанной поверхности. асположение оси корпусйых роликов с етрально противоположных сторон завки обеспечивает снижение уровня виби и устойчивое положение заготовки 9 обработке, йерекрестную кинематику тических деформаций с неоднократих повторэйием нэ одних и тех же учах, эа счет чего улучшаетвя качество ботанной поверхности. . абота устройства состоит в следуют: эготовке 9„установленной в центрах ка (фиг. 3), сообщают вращение, йаприс частотой в -120 об/воин и окружной остью 30-60 мlмин. Рабочую поверхь оболочки конусных роликов, располоых на штоке гидравлического поршня вок 7 и 8:на суппорте станка с. диаметрэльно противоположных сторон заготовки

9 и.с пересечением осей вращения роликов под одинаковым углом а с осью Х закготовки, вводят в контакт с обработанной поверхностью и тем самйм обеспечивают вращение роликов. При.этом создают. роли- камй с помощьтю гидравлических цилиндров одинаковое давление на поверхность заготовки. например, с радиальным усилием:

Р-30 кг каждого ролика. При обработке за- . готовки 9, длина которой превйшает высоту

Н ролика, суппортом станка сообщают роликам- продольную подачу. S вдаль оси заготовки 9. Величину подачи на:один оборот заготовки 9 выбирают равной или меньше:. ширины Ь| выступа на корпусе .1 ролика.

Подачу ролика вдоль оси заготовки.пройзвотдят в сторону уменьшения диаметров корпусных роликов..

В момент контакта и давления заготовки 9 на тонкостенную оболочку 2 у последней происходят упругие деформаций на участках; расположеннйх над углублениями

4 корпуса 1. При этом создается в зоне контакта оболочки 2 с заготовкой 9 переменйое в.осевом и окружном направлениях дэвлеwe, периодически повторяемое вдоль образующей койусной поверхности ролика, В момент ввода в контакт с поверхностью заготовки участка оболочки 2 ролика,.сопря- . женного с поверхностью выступа 5 нэ корпусе 1, возрастает до двух рэз удельное

Корпус 1 ролика с оболочкой 2 (фиг, 2) иулу установлен на оси 6 на оптических подшип- хнос никах в оправках 7 и 8 (фиг. 3), Конусные пере ролики в оправках 7 и 8 установлены на щин каретке суппорта станка попарно с диамет- 5 ного . рально противоположных сторон заготовки дефо

9 с совмещением одинаковых диаметров ро- . ки 2 ликов в плоскости вращения заготовки 9. (уме

Например: конусный ролик вынолнен чест . высотой Н=42 мм и имеет малый диаметр 10 Р конусной оболочки 03=85 мм и больший ди-: диэм . аметр 0=103 мм. Толщина стенки оболочки гото

2 возрастает от торца майого диаметра ко- рэци нусного ролика от 2 до 2„5 мм у торца боль- при шего диаметра, На рабочей поверхйости 15 плес корпуса 1 выполнены шестизаходныЕ вин- ным тоаые углубления шириной.b>-3,6 мм с ук- стка лоном от малого диаметра к большему в обра направлении, противоположноМ вектору $ Р скорости подачи (фиг. 1,3). При этом образо.- 20. щем ваны шесть выступов 5 высотой h=2 мм и,. 3 шириной bz=3,4 мм. Малый диаметр О1 ро - Стан лика вы полней меньше в 1,5 раза диаметра — мер, заготовки 9. Углублбния 4 на торцах корпуса скор

1 расположены с одинаковым угловым сдви- 25 ност гом р =60О, .::: ..::.::.. женн

Корпус 1 ролика с эквидистэнтно распо- апра ложенной конусной оболочкой 2, установленный в оправке 8, имеет правый уклон винтовых выступов 5, а корпус 1 ролика, 30 установленный в оправке 7 с диаметрально противоположной стороны заготовки 9, выполнен с левым винтовым уклоном вЫсткупов

5. Малые диаметры конусных роликов, расположенные с.диаметрально противопо- 35 ложных сторон заготовки 9, совмещены (фиг. 3) а плоскости вращения заготовки.

Винтовые выступы 5, образованные: винтовыми углублениями 4 с одинаковым шагом, равным высоте Н ролика с числом 40 заходов, равным отношению высоты Н ролика к суммарной ширине b> углублений и

Ь2 выступов, и расположенные на торцах ролика с равномерным угловым сдвигом, обеспечивают равномерное распределение 45 массы ролика в радиальном направлении и создаютстатйческую уравновешенность ролика, а также обеспечивают однотонныймикрорельеф шероховатости на обработанной поверхности детали., 50

П ри выполнении на корпусе 1 конусного ролика углублений с винтовым уклоном от малого к большему диаметру в направлении, противоположном вектору скорости подачи, обеспечивается при обработке и уп- 55 ругих деформациях оболочки 2 плотное ее прилегание и совмещение внутренней поверхности конусной оболочки 2 с корпусом

1 в осевом направлении в„процессе обработки обкатыааниеы, повышается точность

1810275

10

20

30 ной поверхности

50

55 давление этого участка оболочки 2 ролика нэ поверхность заготовки 9 и возникает максимальная пластическая деформация, интенсивное сглаживание микронеровностей шероховатости и упрочнение nosepxности заготовки 9 под углом а к направлению оси заготовки в виде винтовых ленточных участков. . В момент контакта участка оболочки 2, расположенного над углублением 4 корпуса

1, этот участок оболочки 2 прогибается по дуге, например, на величину высоты исходной шероховатости и уменьшается давление между заготовкой и этим участком ролика. При этом рабочая поверхность оболочки 2 прогибается нэд каждым из углублением в корпусе ролика в направлении оси и окружном направлении, При прогибе поверхности оболочки ролика формируются при обработке заборные, рабочие и калибрирующие участки, количество которых равно числу заходов выступов на корпусе 1 ролика и которые производят пластическую деформацию, сглаживание шероховатости и упрочнение поверхности заготовки одновременно на нескольких ленточных участках, количество которых равно числу заходов углублений на корпусе 1 ролика.

Причем пластическая деформация производится под углом а к оси и под углом а 1=90О- а к плоскости вращения заготовки. При этом угол а наклона пластических деформаций по ленточным участкам шириной, равной ширине Ь выступов, определяется соотношением диаметром ролика и заготовки, числом заходов выступов нэ корпусе ролика и зависит от величинц продольной подачи $ и конусности ролика. .В момент ввода в контакт другого ролика (фиг. 3), расположенного с диаметрально противоположной стороны заготовки 9, пластические деформации заготовки на винтообразных ленточных участках осуществляются под другим углом а z=180 - а к оси заготовки и под углом а =90 + c к плоскости вращения заготовки с пересечением с ленточными участками пластических деформаций, произведенными диаметрально противоположно расположенным роликом. При этом за время одного оборота заготовки обеспечивается сплошное пластическое деформирование на всей поверхности заготовки, когда ширина Ь1 и Ь углублений 4 и выступов 5 одинакова у обоих диаметрально расположенных роликов, а число заходов и=

Н

+ Ь . Причем пластические деформаЬ1+Ь2 ции на каждом из участков заготовки повторяются при обкатывании, если диаметр роликов меньше диаметра заготовки. а величина продольной подачи S за один оборот заготовки не превышает ширину Ь выступов на корпусе 1 ролика.

При использовании конусных роликов предложенной. конструкции в зоне его контакта поверхностей разного диа етра с заготовкой имеет место различная скорость их относительного движения по высоте Н роликов и переменное в окружном и осевом направлениях удельное давление и пластическая деформация на диаметрально противоположных участках заготовки, а следовательно, возникает переменная по величине и направлению сила трения и сила пластических деформаций в зоне контакта ролика, При этом уравновешиваются силы в плоскости вращения с диаметрально противоположных сторон заготовки и уменьшается до двух раз радиальное усилие прижима ролика к заготовке; 3а счет этого трансформируются характеристики силы трения и устраняются автоколебательные процессы, стабилизируется процесс обкатки заготовок малой жесткости и возникает возможность увеличения режимов и производительности обработки без опасения самовозбуждения вибраций и ухудшения качества обрэботанВ другом варианте устройства (фиг. 3) при установке между роликом и суппортом станка пружины сжатия с "мягкой" характеристикой по жесткости обеспечивается гашение вынужденных колебаний и стабилизируется процесс обработки обкатыванием длинных маложестких валов, имеющих радиальное биение, например. вследствие разностенности полого цилиндра-заготовки или прогиба оси вала. Это обьясняется тем, что оправка с гидравлическим цилиндром без пружины поддерживает постоянное давление в цилиндре, но не снижает переменную величину силы реакции ролика при вибрациях.

Введение в устройство пружины сжатия с "мягкой" характеристикой по жесткости позволяет при вибрациях заготовки перемещаться ролику с гидравлическим цилиндром с быстрым изменением направления высокочастотн ых перемещений.

Эксплуатационные испытания предложенной конструкции обкатного ролика подтверждают его эффективность.

Сравнительные испытания предложенного ролика и лучших базовых вариантов, в качестве которых были приняты конусные ролики с гладкой рабочей поверхностью и с винтовыми углублениями (прототип), показывает, что предложенный ролик уменьшает

1810275 высоту волнистости и шероховатости на обработанной поверхности и повышает в 1,5 раза производительность обработки обка-. тыванием тонкостенных цилиндров, При использовании предложенных роликов 5 снижается уровень вибраций заготовки цилиндров и требуется более низкое (в два раза) радиальное усилие прижима к заготовке, за счет чего повышается точность обработанной поверхности, т.е. уменьшается высота волнистости и 10 отклонения от прямолинейности оси, а также уменьшается высота шероховатости обработанной поверхности, Формула изобретения

Обкатный ролик для обработки метал- 15 лическйх изделий, поверхность которого выполнена с рабочим винтообразным профилем с выступами и углублениями, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью повышения точности и улучшения качества обработанной поверхности, ролик выполнен конусной формы и оснащен конусной оболочкой с переменной, м6нотонно вырастающей в сторону торца ролика большего диаметра толщиной, а выступы и углубления на корпусе выполнены в виде многозаходной резьбы с одииаковым угловым сдвигом углублений на торцах ролика, при этом количество заходов выбрано равным отношению высоты ролика к суммарной ширине выступа и углубления.

1810275

1810275.„ г

ЙЗ. 5

Составитель А.Худолий

Тех е М.Мо гентал т

КорРектор ) Ы.Сливка

Редактор

D °

Проиаеодстеенно-иадательский комбинат "Патент", г. уигород, ул.гагарина, тбт р д р

Заказ 1415 .. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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