Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы

(72) (53) (56) ка р або алей маким деформи ер. ис. ЧНЕНИЯ ДЕТА ОСТЯМИ СЛОЖ НТ ДЛЯ УПРНЫХ ПОВЕ ся к машиноаллов давлезовано дляхностного УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИД 4018891/311102.8607.10.88. Бюл. У 37,Днепродзержинский индуинститут им. М.И.АрсенС.П,Радзевич621.923.77 (088.8 УУпрочняюще-отделочнаябочих поверхностей деоверхностным пластичерованием. - В кн. НИИМАШС-Х-З, М 1971, с. 179(54) ИНСТРУМЕЛЕЙ,ОГРАНИЧЕН РХ НОЙ ФОРМЫ(57) Изобретение относи строению и обработке ме нием и может быть испол упрочнения методом лове пластического деформирования деталей, ограниченных сложными поверхностями. Цель - увеличение производительности обработки при упрочнении сложных поверхностей, повьвение качестваэа счет максимальной степени конформности упрочненной поверхности. Образукнцая исходной инструментальной поверхности выполнена в виде кривой с монотонно изменяющейся кривизной. Кривизна изменяется с постояннойинтенсивностью, Параметры профиля инструмента выбирают согласно приведенной математической зависимости. Расположение оси вращения ролика перпендикулярно оси закрепления инструмента позволяет выравнить по величине противоположно направленные усилия вдоль оси вращения ролика, что позволяет улучшить качество об- С работки. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.ус-век-ной инности,текущее значение ради тора образующей исход струментальной поверх инструмента для упроч деталей, ограниченных верхностями сложной ф радиус-вектор образую исходной инструментал поверхности инструмен некоторой наперед эад ее точке, например в ке И мм" ен ормы,ммщейьнойта в Ку чоэфф змеи ей 2 ент ин я крив нсивностины образую нструменсти (С = мерная ве исходнойой поверхн з 1), безра аф 1ее значени ли аргументек Изобретение относится к обработке,металлов давлением и может быть использовано для упрочнения методомповерхностного пластического дефор 5мирования деталей, ограниченных поверхностями сложной Формы; всасывающих и нагнетательных поверхностейкорабельных гребных винтов рабочихповерхностей крупных лопаток турбини компрессоров и т.п. деталей,11 ель изобретения - увеличениепроизводительности обработки и улучшение качества эа счет максимальнойстепени конформности упрочняемой 15поверхности.На Фиг.1 показан инструмент дляупрочнения деталей, ограниченныхповерхностями сложной формы, выполненный в виде выглаживающего инденто. 20ра йа Фиг.2 - то же, выполненный ввиде свободно вращающегося ролика.Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностямисложной Формы, содержит корпус (не 25,показан), в котором закреплена деформирующая рабочая часть 1 с криволинейной образующей 2 исходной инструментальной поверхности. Образующая 2выполнена в виде кривой линии с монотонно изменяющейся кривизной, причемкривизна образующей 2 изменяется спостоянной интенсивностью по ее длине. Координаты текущей точки криволинейной образующей 2 в полярных координатах определяются по ФормулеДля того, чтобы радиус кривизны/ образующей 2 исходной инструментальной поверхности инструментальной поверхности инструмента для упрочнения деталейограниченных поверхностями сложной Формы, изменялся от одной ее точки к другой с постоянной интенсивностью С необходимо, чтобы радиус кривизныобразующей 2 в текущей точке Е и длина ее дуги ЬЦМЕ, отсчитываемая от некоторой начальной точки (от точки И), удовлетворяли условию= С 1., мм К - К(9), (3) может быть рассчитан по Формуле 3/2= к +//И + 2 (у) -к(д)гВ Я 2 Длина дуги Ь любой плоской кривой, заданной в полярных координатах уравнением вида (3), может быть рассчитана по Формуле которая также известна. Подставляя (4) и (5) в (2) после преобразова- нкЪ, получают уравнение (1),Образующая 2 исходной инструментальной поверхности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной Форпщ, строится в полярных координатах с полюсом в точке О. Далее на,построенной кривой выбирают дугу 3 или 4 с требуемым минимальным (в точке 4) и максимальным (в точке 3) значениями радиуса кривизны. Поскольку зависимость (1) получена путем преобразования из формулы (4), то очевидно, что при тех же габаритных размерах инструмента и прочих неизменных условиях образующая 2 исходной инструментальной поверхности (в частности, при не изменной ее длине) имеет наибольший диапазон изменения радиуса кривизны и одинаковое весовое значение каждог из значений радиуса кривизны. т.е. интенсивность изменения радиуса кривизныдолжна быть Фиксированной по длине образующей 2.Известно, что радиус кривизны любой плоской кривой, заданной в полярных координатах уравнением вида5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Первое позволяет для любого значения нормальной кривизны упрочняемой сложной поверхности детали привести в соответствие такую точку наобразующей 2 исходной инструментальной поверхности, при введении которой в контакт с обрабатываемой поверхностью достигается наиболее полное их взаимное прилегание, тем самым увеличивается степень конформности формообразуемой сложной поверхности детали и формообразующей исходной инструментальной поверхности.Указанное обеспечивается тем, чторадиус кривизны образующейисходнойинструментальной поверхности в такойточке и радиус кривизны нормальногосечения формообразуемой поверхностидетали в точке их касания равныдруг другу (либо минимально отличаются друг от друга). Это позволяет предельно уменьшить высоту гребешковостаточного детермированного регулярного микрорельефа на упрочненнойсложной поверхности детали и тем самым улучшить качество обработки деталей, ограниченных поверхностямисложной формы.Второе дает воэможность расширитьтехнологические воэможности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, за счет одинакового весовогопредставления каждого из значений радиуса кривизны образующей 2 исходной,инструментальной поверхности. Иными, словами в соответствии с предлагаемым инструментом каждое значение радиуса кривизны образующей 2 исходной инструментальной поверхности представлено одинаково с другими его значениями, По этой причине инструмент равностойкий: все участки его рабочей поверхности изнашиваются с одинаковой интенсивностью, вследствие чего не будет более интенсивноизнашивающихся участков, всегда лимитирующих результирующую стойкость инструмента. Это является следствием того, что С = сопэС.Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, может быть выполнен в виде выглаживающего индентора (фиг,1).Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, может быть выполнен в виде свободно вращающегося вокруг своей оси 0-0 ролика 5 (фиг.2).Ось 6 закрепления инструмента для упрочнения деталей, ограниченныхповерхностями сложной формы, может быть совмещена с биссектрисой 7 угламежду нормалями 8 и 9 в крайних точках 3 и 4 соответственно образующей 2 исходной инструментальной поверхности.Ось вращения Ои-Ои свободно вращающегося ролика 5 может быть установлена перпендикулярно оси 6 его закрепления.Инструмент работает следующим образом.Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, может быть использован на ме- . таллорежущих станках с числовым программным уравнением, которые серийно выпускаются отечественной промьппленностью. Обработка деталей, ограниченных сложными поверхностями, производится методом построчного огибания при точечном контакте формообраэуемой поверхности детали и формообразующей исходной инструментальной поверхности, Для обработкиинстру" мент необходимо ввести в контакт с деталью и перемещать его строками по упрочняемой поверхности сложной формы с периодическим смещением от строки к строке на величину подачи на строку. Кроме того, по мере пе" ремещения вдоль каждой строки и при переходе от обработки одной строки к обработке следующей инструменту постоянно сообщают движение ориентации относительно упрочняемой поверхности, Это движение направлено так, чтобы в работе постоянно находился тот участок образующей 2 исходной инструментальной поверхности, кривизна которого в точке касания с деталью рав" на либо минимально отличается от нормальной кривизны поверхности детали в соответствующем плоском нормальном сечении, проходящем через точку контакта инструмента с деталью, Этим достигается улучшение качества обработанной поверхности, поскольку уменьшается ее шероховатость и увеличивается степень равномерности наклепа упрочненного слоя, Расширение технологических возможностей инструмента для упрочнения деталей, огПринимают исходные параметры равнымн В 0 В, = 5 мм. Тогда при В = В иэ уравнения (1) следует, что Р,О рад, а при К Р имеем Ч =0,924 рад, или, что то же самое: ,:= О и Р = 52,95". В рассматриваемом частном случае уравнение (1) записывается в таком виде 5 К ыщехр 0,75(6) По уравнению (6) рассчитываются координаты текущей точки образующей исходной инструментальной поверхности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы.Направление оси закрепления инструмента, совпадающей с биссектрисой угла между нормалями в крайних точках образующей 2 исходной инстру" ментальной поверхности, определяется углом Я -)2 = 26,475 . Ось Оя -Од вращения ролика 5 (фиг,2) должна быть перпендикулярна этому направлению биссектрисы. Применение инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, позволяет улучшить качество обработки без снижения производительности формообразования либо увеличить производительность обработке беэ снижения качества упрочненной поверхности, а также даст воэможность уменьшить номенклатуру используемого при этом сложного фасонного инструмента для упрочнения деталей, ограниченных сложными поверхностями, т,е, расширить технологические возможности инструмента,Формула и э о б р е т е н и я 1, Инструмент для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, содержащий ось с деформирующим элементом, рабочая часть которого имеет криволинейную образующую, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения произ" водительности обработки и улучшения качества за счет максимальной степени конформности упрочняемой поверх-ности, криволинейная образующая деформирующего элемента выполнена с монотонно изменяющейся кривизной, ко 5 1428563раниченных поверхностями сложнойформы, достигается за счет того, чтоим.можно качественно и беэ сниженияпроизводительности формообразования5обеспечить обработку методом построчного огибания деталей с большимдиапазоном изменения нормальной кривизны ограничивающих их поверхностей.Увеличение производительности обработки является следствием увеличениястепени конформности поверхности де"тали и исходной инструментальной поверхности. Поэтому обработку можнопроизводить более широкими строками, 15следовательно их количество уменьшится, а производительность обработки увеличится.Совмещение оси 6 закрепления .инструмента,с биссектрисой угла 4 поз-,20воляет выравнять по величине воспринимаемые инструментом усилия упрочнения Р, возникающие как в случаеупрочнения участком образующей 2 вокрестности точки 3, так и в случае 25упрочнения участком образующей вокрестности ее точки 4. Таким образом, и в том и в другом случаях воспринимаемые инструментом изгибныеусилия Р одинаковые, что позволя- З 0ет выполнить крепежную часть инструмента меньшего сечения.Расположение оси Ъ-О вращенияролика 5 перпендикулярно оси 6 закрепления инструмента позволяет выровнять по величине противоположно направленные усилия Рос вдоль оси вращения ролика 5, когда упрочнениесложной поверхности производитсяучастком образующей 2 в окрестноститочки 3 и когда упрочнение производится участком образующей 2 в окрестности точки 4. Это позволяет выполнять менее мощные подшипниковыеузлы для закрепления ролика 5 в корпусе инструмента,П р и м е р. Расчет параметров образующей исходной инструментальнойповерхности инструмента для упрочнения деталей, ограниченных поверхностями сложной. формы,Пусть требуется разработать конструкцию инструмента для упрочнениядеталей, ограниченных поверхностями,сложной формы, радиус кривизны обра-,зующей исходной инструментальной поверхности которого изменяется отК = 5 до Кв = 10 мм., а интенсивность.изменения образующей 2 равна С=0,75,7 1428563ординаты точек которой определяют поформуле Но К = ---ехр СФ фоставитель С.Чукаеехред М.Ходанич орректор М. Васильев едактор Н.Рогулич Подписно акаэ 5078/18 ираж 67 Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб., д, 4 ВНИИПИпо113035, М д, ул. Проектная, 4 П нно-полиграфическое предприятие, г,во где К - текущее значение радиусавектора образующей инструмента, мм;р - радиус-вектор образующейинструмента в некоторойнаперед заданной ее точке, мм,: 8С - коэффициент изменения кривизны образующей инструмента (С = сопзй), безразмернаявеличинами5г - текущее значение аргумента, рад.2, Инструмент по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что деформирующий элемент установлен с возможностью углового поворота относительнооси, перпендикулярной оси вращенйяинструмента.