Инструмент для поверхностного пластического деформирования

 

Использование: обработка металлов давлением, отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. Сущность изобретения: инструмент содержит корпус, подпружиненную вилку, несущую установленные на подшипниках вал и деформирующий ролик, механизм осевого нагружения ролика и пружину возврата. Деформирующий ролик выполнен с ребордой и торцевым упором. Механизм осевого нагружения ролика размещен со стороны реборды и торцевого упора и выполнен в виде подшипника, промежуточных элементов связи, пластины, силовой пружины и винтовой пары. Промежуточные элементы установлены параллельно оси вала с возможностью взаимодействия с подшипником и пластиной. Пластина размещена между промежуточными элементами и силовой пружиной с винтовой парой. Пружина установлена с возможностью взаимодействия с торцем ролика. 1 ил.

Изобретение относится к области поверхностного пластического деформирования и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей плоских деталей на станках строгальной группы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является инструмент для поверхностного пластического деформирования, содержащий корпус, подпружиненную вилку с установленными в ней на подшипниках валом и деформирующим роликом.

К недостаткам указанного инструмента следует отнести то, что при обработке плоских деталей вследствие наличия погрешности базирования на боковой поверхности детали образуется заусенец. Кроме того, различные участки торцевой поверхности упрочняемой детали имеют различную степень деформации, а следовательно, различные качественные характеристики. Качественные характеристики обработки при этом снижаются.

Цель изобретения - повышение качества обработки деталей типа пластин за счет исключения заусенца на боковой поверхности и равномерности упрочнения.

Инструмент для поверхностного пластического деформирования, содержащий корпус, подпружиненную вилку с установленными в ней на подшипниках валом и деформирующим роликом, согласно изобретению снабжен механизмом осевого нагружения деформирующего ролика и пружиной возврата, при этом деформирующий ролик выполнен с ребордой и торцевым упором, а механизм осевого нагружения ролика размещен со стороны реборды и торцевого упора и выполнен в виде подшипника, промежуточных элементов связи, пластины, силовой пружины и винтовой пары. Причем в вилке со стороны торцевого упора деформирующего ролика выполнены отверстия для размещения промежуточных элементов связи, установленных параллельно оси вала с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с подшипником и пластиной, а подшипник расположен на торцевой поверхности ролика. При этом пластина размещена между промежуточными телами и силовой пружиной с винтовой парой, а пружина возврата установлена в вилке со стороны, противоположной силовой пружине, с возможностью взаимодействия с торцем ролика.

Такое выполнение инструмента исключает образование заусенца на боковой поверхности плоской детали и обеспечивает равномерные характеристики упрочнения. Качественные характеристики обработки повышаются.

Изобретение поясняется чертежом.

Инструмент содержит корпус 1, подпружиненную пружиной 2 вилку 3 с установленным в ней на подшипниках 4 валом 5, деформирующий ролик 6 с рабочей поверхностью 7.

Инструмент снабжен механизмом осевого нагружения деформирующего ролика 6 и пружиной возврата 8. При этом деформирующий ролик 6 выполнен с ребордой 9 и торцевым упором 10. Механизм осевого нагружения ролика 6 размещен со стороны реборды 9 и торцевого упора 10 и выполнен в виде подшипника 11, промежуточных элементов связи 12, пластины 13, силовой пружины 14 и винтовой пары 15, 16. Причем в вилке 3 со стороны торцевого упора 10 деформирующего ролика 6 выполнены отверстия 17 для размещения промежуточных элементов связи 12, установленных параллельно оси вала 5 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с подшипником 11 и пластиной 13. Подшипник 11 расположен на торцевой поверхности 18 деформирующего ролика 6. Пластина 13 размещена между промежуточными элементами связи 12 и силовой пружиной 14 с винтовой парой 15, 16. Пружина возврата 8 установлена в вилке 3 со стороны, противоположной силовой пружине 14, с возможностью взаимодействия с торцем 19 деформиpующего ролика 6.

Инструмент работает следующим образом.

Корпус 1 закрепляют в суппорте станка, а деталь 20 с торцевой поверхностью 21 устанавливают параллельно ходу стола на поверхности 22 приспособления 23 и прижимают винтом 24. До начала обработки посредством поворота винта 15 уменьшают степень сжатия силовой пружины 14. Под действием пружины возврата 8 деформирующий ролик 6 смещается в осевом направлении вправо и его торцевой упор 10 взаимодействует с внутренней поверхностью вилки 3. Вертикальным перемещением суппорта приближают инструмент к детали 20 до контакта рабочей поверхности 7 деформирующего ролика 6 с деталью 20. Затем поворотом винта 15 смещают силовую пружину 14. По мере увеличения степени сжатия пружины 14 возрастает величина осевого усилия, действующего на деформирующий ролик 6. При превышении осевым усилием от сжатия пружины 14 усилия от пружины 8 торцевой упор 10 деформирующего ролика 6 отрывается от внутренней поверхности вилки 3, боковая поверхность реборды 9 деформирующего ролика 6 входит в контакт с торцевой поверхностью 21 детали 20. Увеличивая степень сжатия пружины 14, обеспечивают номинальную величину осевого нагружения деформирующего ролика 6. После этого вертикальным перемещением суппорта (путем сжатия пружины 2) нагружают деталь 20 усилием деформирования. Столу станка сообщают возвратно-поступательное перемещение вдоль обрабатываемой поверхности. Деформирующий ролик 6 осуществляет поверхностно-пластическое деформирование поверхности детали 20. Так как деформирующий ролик 6 установлен в осевом направлении упруго и непрерывно поджимается к торцевой поверхности 21 детали 20, то образование заусенца на поверхности 21 исключается. При этом обеспечиваются равномерные характеристики упрочнения обрабатываемой поверхности детали 20. Это приводит к повышению качественных характеристик обработанной поверхности.

В качестве примера конкретного выполнения можно привести упрочняющую обработку пластин на продольно-строгальном станке. Обработке подвергали торцевую поверхность и горизонтальную поверхность скребка вытяжных станов машин вытяжки и текстурирования ТFT-620. Материал скребка (пластины) Л63Т. Размеры скребка: ширина 45 мм, толщина 4 мм, длина 352 мм.

Режимы обработки: скорость движения стола 2-3 м/мин, нормальная сила деформирования 400 Н, осевая сила деформирования 400 Н, жесткость пружины возврата деформирующего ролика С= 2˙10³ Н/м, жесткость пружины для создания осевого усилия деформирования С= 4˙10⁵ Н/м, радиус деформирующего ролика 30 мм, высота буртика деформирующего ролика 2,5 мм, ширина рабочего участка деформирующего ролика 5 мм.

Обработку партий деталей осуществляли инструментом-прототипом и заявляемым инструментом.

Заявляемый инструмент обеспечил уменьшение полей рассеивания характеристик упрочненного слоя детали: глубины упрочнения на 40% , остаточных напряжений сжатия на 35% , степени упрочнения на 10% . Заусенец на боковой поверхности детали отсутствовал.

Отклонение образующей упрочненной торцевой поверхности (на длине 100 мм) составило при обработке инструментом-прототипом 30 мкм, при обработке предложенным инструментом 2-3 мкм.

Таким образом, предложенный инструмент позволяет повысить качественные характеристики упрочняемой детали и точность геометрической формы упрочненной торцевой поверхности в 10-15 раз. (56) Шнейдер Ю. Г. Инструмент для чистовой обработки металлов давлением. Л. : 1971, c. 121.

Формула изобретения

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ , содеpжащий коpпус, подпpужиненную вилку с установленными в ней на подшипниках валом и дефоpмиpующим pоликом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обpаботки деталей типа пластин за счет исключения заусенца на боковой повеpхности и pавномеpности упpочнения, инстpумент снабжен механизмом осевого нагpужения дефоpмиpующего pолика и пpужиной возвpата, пpи этом дефоpмиpующий pолик выполнен с pебоpдой и тоpцевым упоpом, а механизм осевого нагpужения дефоpмиpующего pолика pазмещен со стоpоны pебоpды и тоpцевого упоpа и выполнен в виде подшипника, пpомежуточных элементов связи, пластины, силовой пpужины и винтовой паpы, пpичем в вилке со стоpоны тоpцевого упоpа дефоpмиpующего pолика выполнены отвеpстия для pазмещения пpомежуточных элементов связи, установленных паpаллельно оси вала с возможностью осевого пеpемещения и взаимодействия с подшипником и пластиной, а подшипник pасположен на тоpцевой повеpхности pолика, пpи этом пластина pазмещена между пpомежуточными элементами и силовой пpужиной с винтовой паpой, а пpужина возвpата установлена в вилке со стоpоны, пpотивоположной силовой пpужине, с возможностью взаимодействия с тоpцом pолика.

РИСУНКИ

Рисунок 1