Инструмент для поверхностного пластического деформирования

 

Использование: упрочняющая обработка поверхностей прямых наклонных, криволинейных и периодических канавок плоских деталей машин. Сущность: инструмент для поверхностного пластического деформирования содержит корпус с отверстием, силовую пружину, вилку с пальцем, вал с подшипниками, деформирующий ролик, установленный на валу с возможностью осевого перемещения и вращения вокруг оси вала, две пружины, уравновешивающие деформирующий ролик в осевом направлении. Инструмент снабжен толкателем с гнездом, подшипниковой опорой, устройством уравновешивания вилки, выполненным в виде равножестких пластинчатых пружин. Толкатель установлен в отверстии корпуса и взаимодействует с силовой пружиной. Палец вилки установлен в гнезде толкателя с возможностью вращения вокруг продольной оси, между торцом толкателя и торцом вилки установлена подшипниковая опора, равножесткие пластинчатые пружины расположены симметрично относительно отверстия корпуса, одной стороной консольно закреплены на корпусе, а другой стороной установлены в пазу вилки с возможностью перемещения вдоль паза. 2 ил.

Изобретение относится к поверхностному пластическому деформированию и может быть использовано для упрочняющей обработки поверхностей прямых, наклонных, криволинейных и периодических канавок плоских деталей машин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является инструмент для поверхностного пластического деформирования, содержащий корпус с отверстием, силовую пружину, вилку с пальцем, вал с подшипниками, деформирующий ролик, установленный на валу с возможностью осевого перемещения и вращения вокруг оси вала, две пружины, уравновешивающие деформирующий ролик в осевом направлении [1] .

К недостаткам указанного инструмента следует отнести то, что при обработке наклонных и периодических канавок плоскость расположения деформирующего ролика и направление наклонной канавки (в точке контакта деформирующего ролика с поверхностью накатываемой канавки детали) не совпадают. В связи с этим первоначальный профиль канавки на поверхности детали искажается (т. е. разбивается, приобретает искаженный профиль и увеличенные размеры). Это снижает качественные и точностные характеристики обработанной поверхности.

Цель изобретения - повышение качества обработки поверхностей наклонных и периодических канавок за счет исключения искажения профиля поперечного сечения обрабатываемых канавок.

Это достигается тем, что в известном инструменте для поверхностного пластического деформирования, содержащем корпус с отверстием, силовую пружину, вилку с пальцем, вал с подшипниками, деформирующий ролик, установленный на валу с возможностью осевого перемещения и вращения вокруг оси вала, две пружины, уравновешивающие деформирующий ролик в осевом направлении, согласно изобретению инструмент снабжен толкателем с гнездом, подшипниковой опорой, устройством уравновешивания вилки, выполненным в виде равножестких пластинчатых пружин, толкатель установлен в отверстии корпуса и взаимодействует с силовой пружиной, палец вилки установлен в гнезде толкателя с возможностью вращения вокруг продольной оси, между торцом толкателя и торцом вилки установлена подшипниковая опора, равножесткие пластинчатые пружины расположены симметрично относительно отверстия корпуса, одной стороной консольно закреплены на корпусе, а другой стороной установлены в пазу вилки с возможностью перемещения вдоль паза.

Такое выполнение инструмента обеспечивает совмещение в процессе обработки плоскости расположения деформирующего ролика с направлением канавки в каждой из точек обрабатываемой поверхности. В связи с этим искажение профиля упрочняемой канавки исключается, а качество обработанной поверхности повышается.

На фиг. 1 изображен инструмент, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Инструмент содержит корпус 1 с отверстием 2, силовую пружину 3, вилку 4 с пальцем 5, вал 6 с подшипниками 7, 8, деформирующий ролик 9, установленный на валу 6 с возможностью осевого перемещения, две пружины 10, 11, уравновешивающие ролик 9 в осевом направлении.

Инструмент снабжен толкателем 12 с гнездом 13, подшипниковой опорой 14, устройством уравновешивания вилки 4, выполненным в виде равножестких пластинчатых пружин 15, 16. Толкатель 12 установлен в отверстии корпуса 1 и взаимодействует с силовой пружиной 3. Палец 5 вилки 4 установлен в гнезде 13 толкателя 12 с возможностью вращения вокруг продольной оси 17. Между торцом 18 толкателя 12 и торцом 19 вилки 4 установлена подшипниковая опора 14 (в виде подшипника скольжения или упорного шарикового или роликового подшипника). Равножесткие пластинчатые пружины 15, 16 расположены симметрично относительно отверстия 2 корпуса 1, стороной 20 консольно закреплены на корпусе 1, а стороной 21 установлен в пазу 22 вилки 4 с возможностью осевого перемещения вдоль паза 22.

Детали 23 с наклонной (или периодической канавкой) канавкой 24 закрепляют на столе, а корпус инструмента - в резцедержателе 25 станка. Посредством резцедержателя 25 рабочий участок деформирующего ролика 9 вводят в накатываемую (упрочняемую) канавку 24 и вертикальным перемещением резцедержателя 25 нагружают деталь 23 усилием деформирования. При этом деформирующий ролик 9 (вследствие неточности расположения рабочего профиля деформирующего ролика 9 и поверхности канавки 24) самоустанавливается (смещается) в осевом направлении вала 6 и обеспечивает равномерное распределение силы деформирования по поверхности обрабатываемой канавки 24. Столу станка сообщают продольное, возвратно-поступательное движение подачи.

При прямом ходе инструмента и перемещении деформирующего ролика 9 вдоль накатываемой поверхности наклонной канавки 24 вилка 4 с деформирующим роликом поворачивается вокруг оси 5 (так как палец 5 вилки 4 установлен с возможностью вращения вокруг оси 17 и его плоскость совмещается с направлением накатываемого участка канавки 24). При этом в процессе поворота вилки 4 (с деформирующим роликом 9) пластинчатые пружины 15, 16 скручиваются на угол Δ ϕ, скользит по поверхности паза 21 вилки 4, создают крутящий момент относительно оси 17, стремящийся вернуть вилку 5 в первоначальное положение. Так как плоскость деформируемого ролика 9 в процессе обработки совмещается с направлением участка накатываемой канавки, то это исключает искажение ("разбивание") профиля поперечного сечения обрабатываемой канавки.

При обратном ходе стола станка вилка 4 инструмента поворачивается в противоположном направлении, обеспечивая совмещение плоскости деформирующего ролика 9 с направлением участка накатываемой поверхности. При этом величина скручивания плоских пружин уменьшается. В исходной точке обработки вилка 4 инструмента возвращается в первоначальное положение (величина скручивания плоских пружин 15, 16 равна нулю). Вертикальным перемещением резцедержателя 25 перемещают инструмент вверх и разгружают деталь 23 от усилия деформирования. Обработанную деталь 23 снимают. После установки на стол станка новой детали цикл обработки повторяется.

В качестве примера конкретного выполнения можно привести обработку канавок на плоской детали из Д16Т на продольно-строгальном станке. В качестве деформирующего элемента использовали ролик диаметром 40 мм с радиусной рабочей поверхностью 2,5 мм, материал деформирующего ролика ШХ 15 (HRC 60). В качестве подшипниковой опоры использовали упорный шариковый одинарный подшипник, материал пластинчатых пружин 65Г. Сечение применяемых пластинчатых пружин (b x h) : 10 х 1,5.

Обработке подвергались два типа канавок: наклонных с углом наклона 25^о; периодических с амплитудой 50 мм и периодом 600 мм. Радиус поперечного сечения накатываемых канавок 2,5 мм.

Режимы обработки: Скорость перемещения стола 0,5-5 м/с; Усилие деформиро- вания 200-800 Н.

Шероховатость обработанной поверхности составляла R_a = 0,32-0,16 мкм; степень упрочнения 30% ; глубина упрочнения 0,7 мм. Максимальная величина искажения радиусного профиля поперечного сечения обрабатываемой канавки инструментом-прототипом составляла 850 мкм, при обработке поверхности канавок заявляемым инструментом искажение профиля поперечного сечения канавок не наблюдалось.

Предложенный инструмент повышает качество обработанной поверхности, так как исключает искажение профиля поперечного сечения упрочняемой канавки детали. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1532279, кл. B 24 B 39/04, 1988.

Формула изобретения

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ, содержащий корпус с отверстием, силовую пружину, вилку с пальцем, вал с подшипниками, деформирующий ролик, установленный на валу с возможностью осевого перемещения и вращения вокруг оси вала, две пружины для уравновешивания деформирующего ролика в осевом направлении, отличающийся тем, что инструмент снабжен толкателем с гнездом, подшипниковой опорой, установленной между торцами толкателя и вилки, устройством уравновешивания вилки, выполненным в виде равножестких пластинчатых пружин, при этом толкатель установлен в отверстии корпуса с возможностью взаимодействия с силовой пружиной, палец вилки смонтирован в гнезде толкателя с возможностью вращения вокруг продольной оси, равножесткие пластинчатые пружины расположены симметрично относительно отверстия корпуса и одной стороной консольно закреплены на корпусе, а другой установлены в выполненном в вилке пазу с возможностью перемещения вдоль него.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2