Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки

 

Использование: обработка металлов давлением, поверхностное упрочнение. Сущность изобретения: инструмент содержит корпус из немагнитного материала, щечки, образующие кольцевую камеру, в которой размещены деформирующие элементы. Устройство разгона деформирующих элементов выполнено в виде ротора, изготовленного из немагнитного материала и смонтированного с возможностью вращения, а также источника магнитного поля. Инструмент содержит охватывающий корпус подшипник скольжения, устройство вращения щечек с системой автоматического регулирования скорости. Устройство вращения щечек выполнено в виде электродвигателя, на валу которого установлена конусообразная скоба, концы которой закреплены на одной из щечек. Система автоматического регулирования скорости выполнена в виде датчика, окружной скорости деформирующих элементов, выход которого подключен к одному из входов блока сравнения. Второй вход блока сравнения соединен с задатчиком скорости деформирующих элементов. Выход блока сравнения через усилитель соединен с исполнительным механизмом, регулирующим скорость вращения щечек. 1 ил.

Изобретение относится к области поверхностного пластического деформирования и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей маложестких деталей машин на станках, оснащенных системой автоматического регулирования.

Цель изобретения повышение долговечности инструмента за счет уменьшения износа щечек и деформирующих элементов.

Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки содержит корпус из немагнитного материала, щечки, образующие кольцевую камеру, в которой размещены деформирующие элементы, устройство для перемещения деформирующих элементов в виде смонтированного с возможностью вращательного движения ротора, выполненного из немагнитного материала, и источника магнитного поля. Согласно изобретению, он снабжен охватывающим корпус подшипником скольжения, устройством вращения щечек с системой автоматического регулирования скорости. При этом щечки жестко соединены между собой и установлены на подшипнике скольжения. Устройство вращения щечек выполнено в виде установленного в корпус электродвигателя, на валу которого с возможностью вращения смонтирована конусообразная скоба, концы которой закреплены на одной из щечек, а система автоматического регулирования скорости выполнена в виде датчика окружной скорости вращения деформирующих элементов, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен задатчик скорости вращения деформирующих элементов, выход блока сравнения через усилитель связан с исполнительным механизмом, регулирующим скорость вращения щечек.

Такое выполнение инструмента позволяет уменьшить до нуля скорость относительного скольжения деформирующих элементов по поверхности щечек, что снижает износ щечек и деформирующих элементов. Долговечность инструмента повышается.

Изобретение поясняется чертежом.

Инструмент содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала, щечки 2, 3, образующие кольцевую камеру 4, деформирующие элементы 5 и устройство разгона деформирующих элементов, выполненное в виде ротора 6, изготовленного из немагнитного материала, источника магнитного поля 7, подшипников 8, муфты 9, электродвигателя 10.

Инструмент снабжен подшипником скольжения 11 и устройством вращения щечек 2, 3 в виде электродвигателя 12, муфты 13, конусообразной скобы 14. Электродвигателя 12 крепится к корпусу 1. Подшипник скольжения 11 напрессован на внешнюю поверхность корпуса 1, щечки 2, 3 жестко соединены между собой и установлены на подшипнике 11 с возможностью вращения вокруг продольной оси 15 инструмента. Конусообразная скоба 14 (посредством муфты 13) соединена с валом электродвигателя 12 и ее концы закреплены на щечке 2 инструмента. Устройство разгона деформирующих элементов 5 (содержит ротор 6, источник магнитного поля 7, подшипник 8, муфту 9, электродвигатель 10) и устройство вращения щечек 2, 3 (содержит электродвигатель 12, муфту 13, конусообразную скобу 14) выполнены независимыми, т.е. одно устройство обеспечивает требуемую скорость вращения деформирующих элементов, а другое вращает с необходимой скоростью щечки 2, 3 инструмента.

Система автоматического регулирования скорости выполнена в виде датчика 16 окружной скорости вращения деформирующих элементов 5, вход которого соединен с одним из выходом блока сравнения 17, к другому входу которого подключен задатчик скорости 18 вращения деформирующих элементов 5. Вход блока сравнения 17 через усилитель 19 связан с исполнительным механизмом 20, регулирующим скорость вращения щечек 2, 3.

Инструмент работает следующим образом. Деталь 21 закрепляют в патроне, а корпус 1 в резцедержателе 22 станка. Инструмент вводят в полость обрабатываемой детали 21. Электродвигателем 10 ротору 6 сообщают вращение. Под действием магнитного поля (от источника магнитного поля 7) деформирующие элементы 5 разгоняются в окружном направлении кольцевой камеры 4 и под действием возникающей центробежной силы прижимаются к обрабатываемой поверхности и осуществляют ее поверхностное пластическое деформирование. Так как деформирующие элементы 5 не соединены жестко с ротором 6, то частота вращения деформирующих элементов 5 не равна частоте вращения ротора 6. Одновременно датчик 16 измеряют частоту вращения деформирующих элементов 5. Измеренное значение этой величины, преобразованное в электрический сигнал, поступает в блок сравнения 18, где сравнивается с эталонным сигналом от задатчика скорости 18. Сигнал рассогласования усиливается усилителем 19 и поступает на исполнительный механизм 20. Исполнительный механизм 20, в соответствии с величиной и знаком сигнала рассогласования, изменяют характеристики электрического тока, подаваемого на обмотки электродвигателя 12. При приближении сигнала рассогласования сколь угодно близко к нулю, исполнительный механизм 20 прекращает изменение характеристик электрического тока, подаваемого на электродвигатель 12. При этом частоте вращения вала электродвигателя 12, конусообразной скобы 14 и щечек 2, 3 становится равной частоте вращения деформирующих элементов 5. Скорость относительного скольжения деформирующих элементов 5 по поверхности щечек 2, 3 становится равной нулю, что исключает износ щечек 2, 3 и деформирующих элементов 5. Долговечность инструмента за счет этого повышается.

В качестве примера конкретного выполнения можно привести обработку отверстия тонкостенной втулки на станке мод. 16К20Т1.

Материал обрабатываемой детали Д16Т. Диаметр обработки 120 мм; длина обработки 100 мм. Наружный диаметр детали 120 мм. В качестве деформирующих элементов использовали шарики диаметром 9 мм из ШХ15 (HRC_э 62). В качестве источника магнитного поля использовали постоянный кольцевой магнит. Максимальная величина магнитной индукции в зоне кольцевой камеры инструмента составляли 0,5 Тл. В качестве электродвигателя использовали электродвигатели постоянного тока. Элементы системы автоматического регулирования станка реализовывали с помощью микропроцессора. Для измерения частоты вращения деформирующих элементов использовали тахометр бесконтактного типа.

Режим обработки: частота вращения ротора 1250 об/мин; частота вращения деформирующих элементов 850 об/мин.

Шероховатость обработанной поверхности R_a=0,80 0,63 мкм.

Глубина упрочненного слоя 0,1 0,4 мм.

В качестве предельного значения износа щечек и деформирующих элементов принимали величину в 20 мкм. Стойкость инструмента-прототипа составляла 860 мин; стойкость предложенного инструмента 3250 мин.

Предложенный инструмент обеспечивает повышение долговечности в 3,7 раза.

Формула изобретения

1 Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки, содержащий корпус из немагнитного материала, щечки, образующие кольцевую камеру, в которой размещены деформирующие элементы, устройство для перемещения деформирующих элементов в виде смонтированного с возможностью вращательного движения ротора, выполненного из немагнитного материала, и источника магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности за счет уменьшения износа щечек и деформирующих элементов, он снабжен охватывающим корпус подшипником скольжения, устройством вращения щечек с системой автоматического регулирования скорости, при этом щечки жестко соединены между собой и установлены на подшипнике скольжения, устройство вращения щечек выполнено в виде установленного в корпусе электродвигателя, на валу которого с возможностью вращения смонтирована конусообразная скоба, концы которой закреплены на одной из щечек, а система автоматического регулирования скорости выполнена в виде датчика окружной скорости вращения деформирующих элементов, выход которого соединен с одним из входов блоком сравнения, к другому входу которого подключен задатчик скорости вращения деформирующих элементов, выход блока сравнения через усилитель связан с исполнительным механизмом, регулирующим скорость вращения щечек.

РИСУНКИ

Рисунок 1