Инструмент для поверхностного пластического деформирования

 

Использование: обработка металлов давлением, чотделочно-упрочняющая обработка поверхностей. Сущность изобретения: инструмент содержит корпус с каналом для подачи смазочно-охлаждающей жидкости под давлением, установленную в корпусе оправку-поршень с деформирующим элементом. Деформирующий элемент смонтирован с возможностью свободного перемещения в осевом направлении вместе с оправкой-поршнем. Оправка-поршень выполнена с дроссельными каналами на ее наружной поверхности и в ее теле. 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для поверхностного пластического деформирования при отделочно-упрочняющей обработке поверхностей деталей сложной геометрической формы, например, турбинных лопаток.

Известен инструмент для поверхностного выглаживания шариком с гидростатической подушкой. Свободно вращающийся шарик передает усилие от суппорта на обрабатываемую поверхность. Между шариком и конусной оправкой, в которой он установлен, поддерживается постоянный зазор, регламентирующий расход жидкости, который удерживает шарик во взвешенной состоянии. Гидростатическая подушка обеспечивает свободный ход шара на расстоянии до 6 мм, что позволяет производить обработку изогнутых поверхностей без смещения суппорта в направлении, перпендикулярном поверхности.

Существенным недостатком данной конструкции является весьма ограниченные технологические возможности, т. к. свободный ход шара на расстоянии до 6 мм не позволяет вести обработку крупногабаритных изделий, когда отклонение от правильной геометрической формы может составлять десятки мм, а также обработку изделий сложной формы, когда смещение контура обрабатываемой поверхности от окружности, описываемой ее крайней точкой, также составляет десятки или даже сотни мм (турбинные лопатки). В первом случае известная конструкция оказывается неработоспособной, во втором случае для ее использования потребуется применение дополнительных копирных устройств или систем ЧПУ для услеживания контура обрабатываемой поверхности. Однако на практике имеет место случай, когда поверхность деталей имеет достаточно сложную форму с ее отклонением от номинальной.

Таким образом, известный инструмент имеет ограниченное применение в соответствии с его узкими технологическими возможностями. Существенным недостатком известного инструмента является необходимость применения весьма высоких давлений для создания гидростатической подушки, что требует модернизации универсального оборудования. Усилие деформирования данной конструкции может быть изменено лишь изменением давления в системе, которое необходимо увязать с поддержанием зазора между шаром и оправкой, что весьма затруднительно.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей и упрощение конструкции инструмента с гидростатической системой создания усилия деформирования, повышение его универсальности.

Указанный технических результат достигается за счет того, что в инструменте для поверхностного пластического деформирования, содержащем корпус с каналом для подачи смазочно-охлаждающей жидкости под давлением, установленную в нем оправку-поршень с деформирующим элементом, деформирующий элемент смонтирован с возможностью свободного перемещения в осевом направлении совместно с оправкой-поршнем, имеющей дроссельные каналы по ее наружной поверхности и в ее теле.

Расширение технологических возможностей инструмента происходит за счет увеличения свободного хода деформирующего шара вместе с оправкой-поршнем, что обеспечивает возможность обработки крупногабаритных деталей с отклонениями от правильной геометрической формы, детали со сложным контуром типа турбинных лопаток и эллиптических днищ. Обработка ведется без смещения суппорта в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности. Деформирующий элемент в виде шара опирается на антифрикционное покрытие и интенсивно смазывается, что обеспечивает нормальную работу инструмента при высоких скоростях обработки.

Усилие деформирования можно изменять, не меняя шар, путем изменения давления в системе или устанавливая оправки-поршни с требуемой площадью торца, обращенного навстречу потоку СОЖ.

Размеры дроссельных каналов устанавливаются опытным путем и обеспечивают, с одной стороны, свободное плавание оправки-поршня в потоке СОЖ при копировании шаром контура обрабатываемой детали, с другой стороны, не снижают напор СОЖ в системе при дросселировании, обеспечивая заданное усилие деформирования.

Через дроссельные каналы происходит интенсивная смазка и охлаждение оправки-поршня, шара, детали, что обеспечивает при высоких скоростях обработки работоспособность пары трения шар и оправка-поршень, создает благоприятные условия деформирования, при которых не возникают вредные структурные изменения в поверхностном слое металла обрабатываемой детали.

Размеры торца оправки-поршня определяются конструктивно с учетом усилия деформирования, необходимого для получения заданных свойств поверхностного слоя.

В описываемой конструкции инструмента давление в системе 6 МПа позволяет создать усилие деформирования 1800 H при вполне конструктивно возможной площади торца оправки-поршня 3 см².

Сущность изобретения иллюстрируется графически фиг.1, на которой изображен общий вид инструмента, фиг. 2 разрез А А на фиг. 1.

Инструмент содержит корпус 1, устанавливаемый в суппорте токарного станка, оправку 2, перемещаемую в канале корпуса, деформирующий шар 3, расположенный в сферической выемке оправки-поршня, антифрикционное покрытие 4. По оси оправки-поршня и по ее наружной поверхности выполнены дроссельные каналы, которые служат для подачи смазки к шару, обрабатываемой поверхности и покрытию а также для дросселирования СОЖ при перемещении оправки-поршня вместе с шаром при копировании СОЖ при перемещении оправки-поршня вместе с шаром при копировании шаром формы поверхности обрабатываемой детали. В корпусе предусмотрен канал для подвода СОЖ, поступающей под давлением от системы подачи СОЖ станка.

Работа инструмента осуществляется следующим образом.

Обрабатываемую деталь закрепляют в шпинделе станка, а инструмент устанавливают в суппорте так, чтобы угол наклона оси оправки-поршня к обрабатываемой поверхности составлял 45 -90^o. Шар 3 приводят в соприкосновение с обрабатываемой поверхностью детали с помощью ручной подачи суппорта станка. Затем включается система подачи СОЖ, привод шпинделя станка и подача суппорта в направлении обрабатываемой поверхности. Оправка-поршень 2 свободно перемещается в потоке СОЖ, дросселирующей через дроссельные каналы, и передает усилие, создаваемое давлением в системе, на деформирующий шар. Величина передаваемого давления зависит от величины площади торца оправки-поршня, обращенного к потоку СОЖ в канале корпуса инструмента, поступающей от насоса станка. Деформирующий шар за счет свободного перемещения оправки-поршня при копировании формы обрабатываемой поверхности прижимается к ней с постоянным усилием, что обеспечивает высокое качество обрабатываемой поверхности.

Таким образом, деформирующий элемент создает постоянное усилие деформирования на поверхности, в том числе поверхности сложной формы, вследствие возможности его свободного перемещения вместе с оправкой-поршнем вдоль их оси под действием обрабатываемой поверхности и нахождения оправки-поршня на гидростатической подушке, создаваемой смазочно-охлаждающей жидкостью, поступающей в канал корпуса инструмента под давлением, а дросселирование ее через дроссельные каналы, расположенные по наружной поверхности оправки-поршня и в ее теле.

Формула изобретения

Инструмент для поверхностного пластического деформирования, содержащий корпус с каналом для подачи смазочно-охлаждающей жидкости под давлением, установленную в нем оправку-поршень с деформирующим элементом, отличающийся тем, что деформирующий элемент смонтирован с возможностью свободного перемещения в осевом направлении совместно с оправкой-поршнем, имеющим дроссельные каналы на ее наружной поверхности и в ее теле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2