Устройство для упрочнения деталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХащцэепннРЕСПУБЛИК 01) 1511 В Ый КОМИТЕТ СССБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОСУДАРСТ ПЮ ДЕЛАМ САНИЕ ИРСНОМУ С БРЕТЕНИЯ К АВТО(56) Авторское свидетельство СССРВ 368993, кл, В 24 В 39/02, 1973,Коновалов Е.Г. и др. Чистоваяи упрочняющая ротационная обработкаповерхностей. М., "Высшая школа",1968, с. 271-275.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯЛЕТАЛЕЙ, имеющее корпус, в которомустановлен с возможностью вращениядиск с сепаратором и упрочняющимиэлементами, а также привод вращениядиска в виде приводного вала и электродвигателя, о т л и ч а ю щ е"е с я тем, что, с целью расшйрения технологических возможностей и повышения эААективности упрочняющей обработки, устройство снабжено центральной шестерней, закрепленной в корпусе, дополнительным приводным валом, связанным с электродвигателем и имеющим кривошип с опорой, в которой с возможностью вращения размещен приводной вал диска с закрепленной на нем шестерней, а также поводком с установленными на осях промежуточной шестерней и блоком двух шестерен, одна иэ которых связана с центральной шестерней, а другая - через промежуточную шестерню - с шестерней на приводном валу диска, причем поводок установлен на дополнительном приводном валу с возможностью поворота и Фиксации в двух положениях,1154080 Травкеорца 01 ижению центра шара ЮвграЖжю агружюс иг,Ю оставитель В, Кузнецехред Т.Дубинчак Дербак Коррект дакто гова Заказ 2587 12 Тираж 769 Подписноетвенного комитета СССРбретений и открытий35, Раушская наб д. 4/5"Патент", г. Уж Фили НИИПИ Государс по делам изо 35, Москва, Ж д, ул. Проектная, 4ОЯО1154Изобретение относится к машиностроению и предназначено для упрочнения и обработки деталей поверхностно- пластическим деформиронанием.Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение эффективности упрочняющей обработки.Эта цель достигается тем, что устройство для упрочнения деталей, имеющее корпус, в котором установлен с возможностью вращения диск с сепаратором и упрочняющими элементами, а также привод вращения диска в виде приводного нала и электродвигателя, снабжено центральной шестерней, закрепленной в корпусе, дополнительным приводным валом, связанным с электродвигателем иимеющим кривошип с опорой, в которой с возможностью вращения размещен приводной вал диска с закрепленной на нем шес" терней, а также поводком с устанонленны" ми на осях промежуточной шестерней и блоком двух шестерен, одна из которых связана с центральной шестерней, а другая - через промежуточную шестерню - с шестерней на приводном валу диска, причем поводок установлен на дополнительном приводном валу с возможностью поворота и Фиксации в двух положениях.На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для упрочнения деталей; на фиг, 2 - кинематическая схема устройства для получения эпициклоиды, на фиг, 3 - схема взаимодействия упрочняющего элемента с поверхностью детали при движении его по двухарочной эпициклоиде; на Фиг, 4 - то же, при четырехарочной эпициклоиде; на Фиг. 5 - кинематическая схема устройства при переналадке устройства на движение .упрочняющих элементов по гипоциклоиде; на фиг. 6 " схема взаимодействия упрочняющего элемента е отверстием (деталью) при четырех- арочной гипоциклоиде; на фиг. 7 - то,же, при движении упрочняющего элемента по трансформированной в окружность гипоциклоаде; на Фиг. 8 - схема взаимодействия упрочняющего элемента с плоской поверхностью при возвратно-поступательном движении по трансформированной в прямую линию гипоциклоиде; на Фиг. 9 - то же, взаимодействие с валом при его движении по укороченной эпициклоиде; на Фиг. 10 - то же, при движений по укороченной гипоциклоиде; на фиг, 11 - сечение А-А на Фиг. 1. Устройство .для упрочнения деталейсмонтировано в корпусе 1 и содержитдиск 2 с сепаратором 3 и упрочняющимиэлементами 4. Диск 2 жестко с помощью 5 шпонки и гайки с шайбой закреплен навалу 5 и.получает вращение от электродвигателя 6 через цилиндрическийредуктор 7, к выходному валу которого эластичной муфтой 8 присоединен 1 О дополнительный приводной вал 9, проходящий через осевое отверстие внеподвижно закрепленной в корпусе 1центральной шестерни 10 и снабженнойкринощупом 11 и поводком 12.15 Кривошип 11 имеет опору, в которой вращается приводной вал 5 сшестерней 13, а поводок 12 - опору,в которой с воэможностью вращенияустановлен вал 14 блока шестерен 15 20 и 16, и гнездо для крепления оси 17промежуточной шестерни 18Поводок12 установлен на валу 9 с возможностью перестанонки в новую позицию(фиг. 1 1) и закрепляется винтом 19, 25 входящим в соответствующее отверстие20 или 21 на валу.Зубчатая передача, включающаяшестерни 10, 15, 16, 18 и 13, валы9, 14 и 5 и поводок 12, предназначе на для вращения упрочняющих элементов 4 относительно оси вала 5 (пострелке а), а кривошип 11 на валу 9 для вращения упрочняющих элементовотносительно оси вала 9 (по стрелке 0 ), соосно с которым установленаобрабатываемая деталь 22, При закреплении устройства на суппорте токарного станка или на другом станкеоно может перемещаться по оси обра О батываемой детали (по стрелке С) .Устройство работает следующимобразом.Крутящий момент от электродвигателя 6 через редуктор 7 и муфту 8 45 передается дополнительному приводномувалу 9, который через посредство поводка 12 вовлекает во вращение относительно своей оси блок шестерен 15и 16, Ведомая шестерня 15 блока при О этом перекатывается по центральнойшестерне 10 и приводит но вращениевал 14 с шестерней 16, котораячерезпромежуточную шестерню 18 .и шестерню13 вращает вал 5 с диском 2 и упрочняющими элементами 4. Одновременночерез посредство кривошипа 11 диск 2поворачивается относительно вала 9или оси обрабатываемой детали 22, Врезультате сложения двух движений3 11540упрочняющий элемент 4 совершает сложное циклоидальное движение.При работе по схеме фиг. 2упрочняющий элемент 4 движется вплоскости поперечного сечения деталипо эпициклоиде. Направления вращениякривошипа 11 и радиуса диска 2 совпадают, Направляющая и образующаяокружности представляют собой траектории вращения кривошипа с центром 10в т,0 и радиуса диска с центром вт.1 при угле поворота кривошипаЧ = 0 (исходное положение).Число арок эпициклоиды зависит отпередаточного числа зубчатого механизма, т,е. от отношения частотывращения диска 2 и частоты вращениякривошипа 11.При соотношении частот щ = 2 исовпадении направлений вращения каждый упрочняющий элемент диска движется по траектории двухарочной эпицик-.лоиды (фиг. 3) и дважды за один оборот приводного вала 9 вступает вовзаимодействие с поверхностью детали. 25При соотношении частот в = 4 взаимодействие бывает четырехкратным(фиг. 4),В т. 1 упрочняющий элемент имеетнаибольшую скорость взаимодействия 30с поверхностью детали и малыйугол атаки. Скорость зависит отчисла М и соотношения радиуса кривошипа и радиуса диска (соответственно е и е). Угол атаки также зависит от этих величин (фиг. 3 и 4);при увеличенииугол атаки возрастает, поскольку возрастает крутизнаарки. Следовательно, имеется возможность управлять скоростью взаимодействия и углом атаки, т.е. улучшитьтехнологические воэможности и эффективность работы устройства. Диск, какправило, оснащается большим числомупрочняющих элементов, поэтому эаодин оборот приводного вала 9 поповерхности детали в одном сечениибудет нанесено ударовЙ 1 " вПгде и - число упрочияющиъ элементов.Точки взаимодействия распределяютсяна поверхности детали равномерно,,если упрочняющие элементы в процесседвижения не сдвигаются на ободе диска. Предлагаемое устройство не требует обязательного вращения детали, поскольку вращающийся диск обкатывается по обрабатываемой поверхности вкруговую. 80 . 4Таким образом, рекомендуется обрабатывать большегабаритные детали или детали находящиеся в собранном виде, в узле.Использование целочисленных и рациональных значений может вызвать опасение подвергнуть многократному упрочнению одни и те же участки поверхности детали. Для предупреждения этого явления передаточное число щ должно быть иррациональным, например в = 3,33 (3), которое получается при соотношении частот вращения радиуса диска и кривошипа 10:3. В этом случае эпициклоида является разомкнутый бесконечной, и повторные удары. одного и того же упрочняющего элемента никогда не будут приходиться на один и тот же участок поверхности, Передаточное число о изменяют в приводе устройства путем подбора шестерен 10, 15, 16 и 13. Другая картина взаимодействия упрочняющего элемента с поверхностью детали наблюдается при их движении по гипоциклоиде.Переналадка привода устройства для сообщения упрочняющим элементам движения по гипоциклоиде производится . следующим образом.Промежуточная шестерня 18 (фиг. 1) крепится на поводке 12, а сам поводок установлен на валу 9 с воэможностью поворота в новое положение (фиг. 5), для чего ослабляют винт 19 и поворачивают поводок 12 вместе с блоком шестерен 15 и 16 и промежуточной шестерней 18 по чертежу против часовой стрелки до зацепления шестерни 18 с шестерней 13 на валу диска 2. При этом направление вращения диска 2 меняется на противоположное относительно вращения кривошипа 11, а эпициклоида трансдюрмируется в гипоциклоиду. Одновременно изменяется скорость взаимодействия и возрастает угол атаки, деформация более круто направляется в тело детали, снижается продолжительность взаимодействия, размеры и форма .отпечатка.На фиг, 6 представлена схема обработки детали при движении упрочняющего элемента по гипоциклоиде при Фщ 4, При е 3 имеет место трех- арочная гипоциклоида, при е3,33 (3) - разомкнутая бесконечная гипоциклоида. Сравнение Фиг. 4 и 6 показывает, что в случае гипоциклоиды угол атаки больше,. а продолжительность взаимодействия я длина отпечат.ка уйеньйаются,: т.е, путем замены закона движения по эпидиклоиде на гипоциклоиду можно регулировать режимы обработки детали и достигать более высокой эффективности использования устройства.При м1 по схеме фиг, 5 (движение по гипоциклоиде) траектория движения упрочняющего элемента трансформируется в окружность. Плоские )О поверхности рекомендуется,упрочнять, если заменой шестерен установить ,в = 2 (фиг. 7), В этом случае гипоциклоида вырождается в диаметр большей окружности, а упрочняющий элемент 15 (лучше тор) движется прямолинейно возвратно-поступательно. При упрочнении отверстий наиболе целесообразно применять схемы, изображенные на фиг, 3, 4, 6 и 7, где показано 20 функционирование устройства в широком диапазоне режимов обработки при равенстве радиусов кривошипа и вращения центра шарика. На фиг. 6 дополнительно показан вариант использования этой 25 схемы для обработки вала. Однако он имеет недостаток, состоящий в том, что эффективность обработки вала резко снижена, поскольку при этой схеме упрочняющий элемент наносит - Зб только один удар за оборот кривошипа, а остальные арки траектории оказываются холостыми. Кроме того, требуется вращать вал.Указанные недостатки устраняются при использовании движения упрочнянхщих элементов по укороченным эпи- и гипоциклоидам, которые получаются, если радиус кривошипа больше радиуса вращения центра упрочняищегоэлемента, например шара, ролика,(фиг, 9 и 10), здесь выполняетсяусловие е,.е . Реализуется этопутем замены на валу 5 диска 2 надиск меньшего диаметра. При этомнеобходимо иметь в виду, что размер1диска выбирается с учетом размеравала и длины кривошина,При движении упрочняющего элементапо четырехарочной укороченной эпициклоиде (фиг. 9) деталь (вал) помещена в центр вращения кривошипа.Упрочняющий элемент также четырераза за оборот наносит удары по валу,но под большим углом атаки. Уголатаки уменьшается при переходе наукороченную гипоциклоиду (фиг. 10),При. укороченных эпи- и гипоциклоидахтакже необходимо использоватьиррациональные значения передаточногоотношения, Схемы устройства при в= 4использованы для более наглядной ипонятной демонстрации преимуществпредлагаемого изобретения.Таким образом, за счет упрочняющих деталей. использование предпагаемого устройства расширяются его технологические возможности за счет обработки одним устройством с переналадкой деталей типа отверстия и вала, без дополнительного вращения детали или непосредственно,в узле машины, повышается эффективность упрочняющей обработки поверхностей вращения за счет регулирования угла атаки и продолжительности взаимодействия упрочняющего элемента с деталью.екщорая Иажения центра шарТраентрцв дймеия цеяера шара154080ТраекаориР дбижения тендра щаРа напрабвввц