Устройство для упрочнения зубчатых колес обработкой ультразвуком

Союз Советскии Социалистических Республик(51)М. Кл. В 21 Н 5/02В 24 В 39/00 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР. но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ОБРАБОТКОЙ УЛЬТРАЗВУКОМ Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к уст-.ройствам для повышения надежности и ресурса мелкомодульных зубчатых колес.Известна установка для ультразвуковой обработки зубчатых колес, содержащая магнитострикционный преобразователь, акустический трансформатор скорости (концентратор) и закрепленный на его торце инструмент. Инструмент1 О постоянно прижат к профилю обрабатываемого зуба и при этом находится в колебательном движении, сообщаемом ему преобразователем через концентратор 13, 15Недостатком данной установки является циклический характер ее действия: во-первых, зубья упрочняются последовательно, во-вторых, упрочнение активного профиля по ширине 20 зуба осуществляется в течение определенного числа качаний зубчатого колеса.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 25 к предлагаемому является устройство, содержащее магнитострикционный преобразователь, концентратор, закрепленный на торце концентратора инструмент, выполненный в виде корпу са с установленным в нем зубчатым колесом, и приводной вал для установки упрочняемого зубчатого колеса 2 .Недостаток этого устройства - сложность акустической системы, приводящая к большим потерям энергии в сопряжениях деталей при передаче ее от концентратора к инструментальному зубчатому колесу.Цель изобретения - упрощение акустической системы упрочняющего устройства и уменьшение потерь при передаче энергии от концентратора к инструменту.Указанная цель достигается тем, что устройство для упрочнения зубчатых колес обработкой ультразвуком, содержащее магнитострикционный преобразователь, концентратор, закрепленный на его торце инструмент, оправ ку для установки упрочняемых зубчатых колес и приводной вал, снабжено коромыслом и серьгой; установленными на подшипниках на приводном валу, эксцентриком, установленным на серьге с возможностью контакта с коромыслом и связанным зубчатой передачей с при-водным валом, зубчатыми секторами, закрепленными на приводном валу, и вспомогательным зубчатым колесом, ус 871949тановленным на коромысле с возможностью контакта с зубчатыми секторами и имеющим толщину зубьев, меньше чем у инструмента, причем инструмент выполнен в виде зубчатого сектора внут- реннего зацепления, а оправка для установки упрочняемых зубчатых колес 5 размещена на коромысле.На Фиг. 1 изображено устройство, общий вид, в разрезе; на Фиг. 2 схема устройства.Устройство содержит преобраэова О тель 1, концентратор 2, инструмент 3 выполненный в виде зубчатого сектора внутреннего зацепления, и приводной вал 4, связанный с электродвигателем 5, и основание 6. На приводном 15 валу 4 установлены зубчатое колесо 7, серьга 8, которая Фиксируется относительно основания 6 с помощью стойки 9, коромысло 10, чашка 11. В серьге 8 на подшипнике 12 установлен эксцентрик 13 с эксцентриситетом е, на котором установлен подшипник 14, расположенный в пазу а коромысла 10.Эксцентрик 13 связан с приводным валом 4 через зубчатые колеса 7 и 15.На коромысле 10 в разрезных конических подшипниках 16, затягиваемых гайками 17, установлена оправка 18 и зубчатое колесо 19, вращающееся на подшипниках 20.На оправке 18 установлены упрочняемые зубчатые колеса 21, 30 одно из которых жестко связано с оправкой 18, а другое может свободно вращаться на ней. Зубчатые колеса 21 находятся в зацеплении с инструментом 3 и образуют с ним замкнутый контур 35 нагружаемый пружиной 22.Поскольку с целью упрощения акустической системы, включающей преобразователь и инструмент, зубчатый сектор 3 выполнен с небольшим числом 40 зубьев, то за одно качание коромысла 10 обработке подвергается только часть зубьев колес 21., Поэтому в конце каждого качания коромысла 10 необходим поворот зубчатых колес 21 на угол, обеспечивающий при следующем качании 45 обработку очередной группы зубьев. Это возможно только при выходе зубчатых колес 21 из зацепления с сектором 3Предотвращение раскручивания пружины 22 в этом случае достигает ся за счет заце 11 ления зубчатых колес 21 с зубчатым колесом 19, толщина зубьев которого меньше, чем толщина зубьев сектора 3. Разность толщин зубьев необходима для исключения 55 влияния зубчатого колеса 19 на процесс обработки зубчатых колес 21 (исключения контакта между рабочими поверхностями зубьев колес 21 и сектора 3). Поворот же зубчатых колес ,21 на требуемый угол в конце каждого качания коромысла 10 происходит эа счет зацепления вспомогательного зубчатого колеса 19 с зубчатыми секторами 23, установленными в чашке 11 и закрепленными с помощью прижима 24, 65 При передаточных числах Е. Е =4,Е . Е= 2, 2 р, Ъоа= 5 за один оборот,приводного вала 4 коромысло 10 совершает 8 качаний, а упрочняемые зубчатые колеса 21 делают два полных оборота вокруг своей оси. При величинеугла 9 = 9 обработка зубчатых колесо21 осуществляется за 0,5 оборота приводного вала,Величина эксцентриситета е=ДЕ определяется следующим образом.Прямые АЕи АЕ"соответствуют край" ним положениям оси коромысла 10 при выходе колес 21 из зацепления с сек= тором 3. При укаэанных передаточных числах поворот зубчатых колес 21 вне зацепления с сектором 3 на угол 45 О происходит за время поворота эксцентрика на 90 . Восстановив перпендикуоляр, например к Е А, проходящей через точку Д, построим с вершиной в точке Д прямой угол так, чтобы восстановленный перпендикуляр служил ему биссектрисой. Полученные таким образом точки Е, Е , Г, Г - положения оси эксцентрика делят траекторию эксцентрика на 4 участка: Е Е - учас 11 ток рабочего хода в прямом направлении, определяющий величину углов." между соседними секторами 23; Е Е и Г" Е" - участки холостого хода, определяющие величину центрального углазубчатых секторов 23, Г Ря-участок рабочего хода в обратном направлении, определяющий величину угловмежду соседними зубчатыми секторами 23.Устройство работает следующим образом.Оправка 18 с зубчатыми колесами 21 и пружиной 22 устанавливается на коромысло 10. Пружина 22 закручивается на определенный угол, колеса 21 вводятся в зацепление с зубчатым колесом 19. После включения приводного двигателя 5 коромысло 10 начинает совершать возвратно-вращательное движение, а установленные на нем зубчатые колеса 21 - планетарное движение относительно зубчатого сектора 3, причем пружина 22 создает требуемое усилие прижатия рабочих поверхностей зубьев колес 21 и сектора 3 друг к другу. Одновременно с этим колебания торца концентратора 2 через сектор 3 передаются в зону зацепления с ним упрочняемых зубчатых колес 21, благодарячему происходит упрочнение рабочих поверхностей зубьев колес 21 вследствие наклепа, После выхода колес 21 из зацепления с сектором 3 происходит их поворот на угол, обеспечивающий обработку очередной группы зубьев при следующем качании коромысла 10, осуществляемый благодаря зацеплению зубчатого колеса 19 с секторами 23. Таким образом, обработка всего числа зубьев колес 21 происходит за определенное число оборотов приводного вала 4 в одном направлении.Реализация предложения позволяет уменьшить количество элементов, составляющих акустическую систему, и следовательно упростить ее, а также уменьшить потери энергии в сопряжениях элементов при передаче ее от концентратора к инструменту.Формула изобретенияУстройство для упрочнения зубча-. тых колес обработкой ультразвуком, содержащее магнитострикционный преобразователь, концентратор, закрепленный на его торце инструмент, оправку для установки упрочняемых зубчатых колес и приводной вал, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения акустической системы и уменьшения потерь энергии при передачи ее от концентратора к инструменту, оно снабжено коромыслом и серьгой, установленными на подшипниках на приводном валу, эксцентриком, установленным на серьге с возможностью контакта с коромыслом и связанным зубчатой передачей с приводным валом, зубчатыми секторами, закрепленными на5приводном валу и вспомогательным зубчатым колесом, установленным на коромысле с возможностью зацепления сзубчатыми секторами и имеющим толщину зубьев, меньшую чем у инструмента,причем инструмент выполнен в виде0 зубчатого сектора внутреннего зацеп"ленин, а оправка для установки упрочняемых зубчатых колес размещена на коромысле.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Муханов И.И. и др. Повьааениенесущей способности зубчатых колесупрочняюще-чистовой обработкой ультразвуковым инструментом. Труды. Ноо восибирский электрический институт,вып. 2, с, 48-51, 1972.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2646999/25-27,кл. В 21 Н 5/02, 19.07.78,871949 Составитель С.СасенкоТехред Л.Пекарь Корректор Ю.Мака Н.Горв Заказ 887 НИИП 35,Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектая, 4 Тираж 743 И Государственног делам изобретени осква, Ж, Рауш Подписноекомитета СССРи открытийая наб д. 4/5