Многорядный раскатник для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием

 

Использование: технология упрочнения и чистовой отделки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием. Сущность изобретения: многорядный раскатник содержит корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности. Боковая поверхность паза ограничена чередующимися выступами и впадинами. Деформирующие элементы выполнены в виде шаров. Глубина паза больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара. Корпус выполнен в виде двух соосно установленных на хвостовике чашеобразных дисков и размещенной между ними втулки. Диски установлены с зазором относительно торцов втулки. Продольные оси чередующихся выступов и впадин на наружной поверхности втулки, образующие боковую поверхность паза, наклонены к ее образующим под углом больше -30^o, но меньше 30^o. Выступы и впадины по поверхности втулки расположены в окружном направлении по меньшей мере, двумя группами, при этом в смежных группах упомянутые углы имеют различную величину. Втулка, расположенная между дисками, может быть выполнена цилиндрической или конической. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к металлообработке, а именно к технологии упрочнения и чистовой отделки внутренней поверхности тел вpащения пластическим деформированием.

Известен инструмент для упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей, содержащий корпус, в котором расположены кольца кольцевой камеры с размещенными на ней деформирующими телами, воспринимающими воздействие рабочего агента (сжатый воздух) [1] Одним из недостатков этого инструмента является неравномерный износ колец кольцевой камеры в виде кольцевых канавок, являющийся следствием постоянства относительного положения по радиусу деформирующих тел и стенок кольцевой камеры.

Известен многорядный раскатник для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащий корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, шары, размещенные на пазу, обойму, смонтированную коаксиально корпусу и подпружиненную относительно него с возможностью возвратно-поступательного перемещения, кольцевой паз выполнен с наклонной осью симметрии и стенками, перпендикулярными к образующей боковой поверхности паза, при этом боковая поверхность паза образована чередующимися выступами и впадинами, а глубина паза больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара [2] В указанном многорядном раскатнике вследствие постоянства относительного положения по радиусу деформирующих шаров и стенок паза последние изнашиваются неравномерно в виде кольцевых канавок. Кроме того, в результате ударного воздействия наклонных боковых стенок паза на шаровую загрузку, в колебательное движение в осевом направлении приходят крайние ряды шаров, в то же время промежуточные ряды шаров в осевом направлении не смещаются.

Таким образом, при работе устройства имеет место локальный износ стенок паза и средней части его боковой поверхности в виде кольцевых канавок, что уменьшает срок службы устройства.

В основу изобретения положена задача осуществления такого движения шаров, при котором обеспечивается равномерный износ боковой поверхности паза.

Поставленная задача решается за счет того, что в многорядном раскатнике для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащем корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, боковая поверхность которого образована чередующимися выступами и впадинами, а глубина паза больше одного, но меньше 1, 2 диаметра шара, деформирующие элементы в виде шаров, корпус выполнен в виде двух чашеобразных дисков с расположенной между ними втулкой, диски установлены на хвостовике с зазором относительно втулки, обеспечивающим свободное перемещение шара, выступы и впадины выполнены так, что их продольные оси наклонены к образующим боковой поверхности под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о, боковая поверхность паза в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами, при этом в смежных группах углы наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.

Преимущество описываемого раскатника заключается в том, что впадины и выступы, выполненные так, что их продольные оси наклонены к образующим боковой поверхности паза под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о обеспечивают в процессе ударного взаимодействия с шарами их перемещение как в окружном и радиальном, так и в осевом направлении.

Благодаря тому, что боковая поверхность паза в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами выступов и впадин и на смежных участках углы наклона осей выступов и впадин к образующим боковой поверхности паза имеют различную величину, каждый шар при его соударениях с выступами очередного участка совершает движение в окружном направлении, колеблется в радиальном направлении и смещается в осевом направлении вверх или вниз.

Такое перемещение каждого шара вверх и вниз относительно боковой поверхности паза обеспечивает равномерный износ его поверхности по всей высоте. Выполнение корпуса в виде двух чашеобразных дисков с расположенной между ними втулкой и установка дисков на хвостовике с зазором относительно втулки, обеспечивающим свободное прохождение шара, создает условия для свободного смещения шаровой загрузки в осевом направлении, способствуя равномерному изнашиванию боковой поверхности паза. В то же время шары верхних и нижних рядов, попадающие в процессе осевых смещений в зазор между диском и втулкой, выталкиваются из него центробежными силами, воздействуют на шаровую загрузку, уплотняя ее и ограничивая амплитуду ее колебаний, что способствует как равномерному изнашиванию боковой поверхности паза и дисков, так и увеличению частоты ударов шаров по обрабатываемой поверхности.

Ограничение угла наклона осей выступов и впадин величиной больше минус 30^о, но меньше 30^о обусловлено следующим.

Шары, находящиеся в полости кольцевого паза между его боковой поверхностью и обрабатываемой деталью, при их плотной упаковке, устанавливаются в кольцевые ряды и в то же время в ряды, для которых линия, проведенная через центры тяжести шаров, наклонена под углом минус 30^о или 30^о к образующим воображаемой поверхности, проходящей через центры тяжести шаров в зазоре между боковой поверхностью паза и обрабатываемой деталью.

При совпадении угла наклона продольных осей выступов и впадин на боковой поверхности паза с углом наклона рядов шаров в указанном зазоре, т. е. при выполнении выступов и впадин так, что их оси наклонены в образующим боковой поверхности паза под углом минус 30^о или 30^о возникает виброударный режим, характеризующийся большими импульсными нагрузками вследствие одновременного соударения шаров указанных рядов с выступами.

Наряду с этим совпадение шара выступов с шагом рядов шаров в окружном направлении приводит к возникновению резонансного режима, сопровождающегося еще большими импульсными нагрузками, так как одновременно в соударении с выступами могут участвовать практически все шары. Выполнение выступов и впадин так, что их оси наклонены к образующим боковой поверхности паза под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о предотвращает возникновение указанных режимов и уменьшает динамические нагрузки на привод раскатника.

Для чистовой обработки цилиндрических отверстий может быть использован раскатник, имеющий цилиндрическую втулку, а для конических отверстий коническую втулку.

На фиг. 1 изображен многорядный раскатник с цилиндрической втулкой, продольный разрез (пунктирной линией показана обрабатываемая деталь); на фиг. 2 многорядный раскатник с конической втулкой, продольный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 развертка боковой поверхности втулки, имеющей цилиндрическую форму.

Многорядный раскатник содержит корпус 1 с хвостовиком 2 и кольцевым пазом 3 на наружной поверхности, боковая поверхность 4 которого образована чередующимися выступами 5 и впадинами 6, а глубина паза 3 больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара 7. Корпус выполнен в виде двух чашеобразных дисков 8 и 9 с расположенной между ними втулкой 10, при этом наружная боковая поверхность втулки является боковой поверхностью 4, ограничивающей паз. Диски 8 и 9 установлены на хвостовике с зазорами 11 и 12 относительно торцов втулки 10, обеспечивающими свободное прохождение шаров 7, расположенных в полости нижнего чашеобразного диска 9.

Выступы 5 и впадины 6 выполнены так, что их продольные оси 13 наклонены к образующим 14 боковой поверхности 4 паза 3 (фиг. 4) под углом α больше минус 30^о, но меньше 30^о (углы со знаком "минус" отсчитываются от направления образующей 14 в сторону вращения часовой стрелки). Боковая поверхность паза в окружном направлении представлена, по меньшей мере, двумя группами выступов и впадин, и в смежных группах наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.

Для обработки цилиндрических отверстий используется раскатник с цилиндрической втулкой 10 (фиг. 1), а для обработки конических отверстий соответственно с конической втулкой (фиг. 2).

Многорядный раскатник (фиг. 1) работает следующим образом.

Обрабатываемую деталь устанавливают неподвижно, раскатник ориентируют относительно отверстия детали и путем осевого перемещения вводят в отверстие. Глубина отверстия при этом должна быть равна или больше ширины паза. При вращении корпуса 1 шары 7 из полости нижнего чашеобразного диска 9 перемещаются под действием центробежных сил через зазор 12 в полость кольцевого паза 3. Находясь в полости кольцевого паза, шары 7 под воздействием выступов 5, оси 13 которых наклонены под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о к образующим 14, движутся в окружном направлении, совершают колебательные движения в радиальном направлении, периодически ударяясь в обрабатываемую поверхность, а также смещаются в осевом направлении.

Вследствие того, что боковая поверхность 4 в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами выступов и впадин и в смежных группах углы наклона осей 13 выступов 5 и впадин 6 к образующим 14 имеют различную величину смещения шаров 7 в осевом направлении приобретают периодический характер с амплитудой, достаточной для обеспечения равномерного по высоте изнашивания боковой поверхности 4. Шары 7 верхних и нижних рядов при смещении их в осевом направлении свободно перемещаются в зазоры 11 и 12. В то же время действующие на шары центробежные силы выталкивают шары из зазоров 11 и 12, воздействует на шаровую загрузку, уплотняя ее, и ограничивают амплитуду ее колебаний в осевом направлении. Это способствует как равномерному изнашиванию боковой поверхности паза 3 и дисков 8 и 9, так и увеличению частот ударов шаров по обрабатываемой поверхности.

При обработке протяженных цилиндрических отверстий с перемещением инструмента относительно детали в осевом направлении работа устройства не изменяется.

Изобретение может быть использовано для чистовой обработки цилиндрических и конических отверстий различного диаметра, а также для очистки поверхностей отверстий от окалины, ржавчины и других твердых материалов, подлежащих удалению.

Формула изобретения

1. Многорядный раскатник для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащий корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, боковая поверхность которого образована чередующимися выступами и впадинами, и деформирующие элементы в виде шаров, при этом глубина паза больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух соосно установленных на хвостовике чашеобразных дисков и расположенной между ними втулки, диски установлены на хвостовике относительно торцов втулки с зазором, обеспечивающим свободное перемещение шара, продольные оси чередующихся выступов и впадин на наружной поверхности втулки, образующих боковую поверхность паза, наклонены к ее образующим под углом больше -30^o, но меньше 30^o, а выступы и впадины на наружной поверхности втулки расположены в окружном направлении по меньшей мере двумя группами, при этом в смежных группах углы наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.

2. Раскатник по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена цилиндрической.

3. Раскатник по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена конической.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4