Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей металлических деталей и инструмент для его осуществления

При продольном перемещении роликоввдоль оси детали (изделия) происходит перекрытие свободных зон и создается однородный мозаичный рисунок с постоянныммозаичным рисунком на всей обрабатываемой поверхности, причем число упрочняющих импульсов на единицу площадиобрабатываемой поверхности определяютуравнениемимп/мм,и 1 иг в гл б Чгде Й. - плотность контактных точек,имп./мм;и 1 - число промежуточных звеньев;иг - число упрочняющих элементов напромежуточном звене;б - диаметр упрочняющего ролика илизубьев;Ч - скорость подачи инструмента;в - число оборотов инструмента в минуту,ЧЕсли учесть, что - , = К, где К - шаг подачи инструмента, то формула примет вид:Й = имп/мм,и 1 игл б МИз вышеизложенной формулы видно,что плотность мозаичного рисунка не зависит от геометрических размеров обрабатываемой детали (изделия), а зависит отпараметров инструмента и продольной подачи инструмента, мм/об.При подстановке значений б и К размерности (миллиметр) число Й определитчисло импульсов на 1 ммг. Кроме того, припостоянной скорости вращения сила прижатия ролика к обрабатываемой поверхностизависит от центробежной силы, которая определяется угловой скоростью и моментоминерции системы - упрочняющий ролик иповодок, а следовательно энергия импульсаравна работе по перемещению центра тяжести ролика в процессе обработки (переходеодного состояния в другое), а следователь.но, если допустить, что величина перемеще-.ния равна360Я = г(1 - сов 2 . ).то энергия упрочняющего импульса будет равна потенции энергии перемещения центра тяжестиА Ец3- в Вг(1 - сов ),360 о 2 п где А - энергия упрочняющего импульса, Дж;3 - приведенный момент инерции ролика.и поводка,В - радиус кривизны обрабатываемой поверхности,мм; г - радиус промежуточного звена, мм;и - число упрочняющих элементов ролика;Гц - сила прижатия ролика к поверхно 5 сти цилиндра,Из вышеизложенного видно, что 1, г и иопределяют параметры инструмента, Врадиус кривизны обрабатываемой поверхности, мм. И еслиг п = К 1, то В - Кг.Следовательно, можно записать, чтоА = К 1 Кг в.Коэффициенты К 1 и Кг определяют расчет-.ным путем, Отсюда видно, что упрочняющиеимпульсы имеют все одну и ту же энергию,.15 которая пропорциональна скорости вращения инструмента.Данным способом обработки можнополучить любую заданную степень упрочнения поверхности, вплоть до равномерного20 ее разрушения. Последнее можно использовать при очистке поверхности от загрязнений, окалины и т,д.Поскольку наклеп поверхности происходит шаговый, определяемый расстоянием25 между упрочняющими элементами на Ролике и числом роликов, которое как минимумравно 3 и которые равномерно распределены по окружности, то одновременно изде лие получает три импульса в разных точках30 изделия и следующие смещаются на шагролика и т.д., то процесс коробления (отклонения) геометрических размеров от круглости изделия) исключен. Число импульсов всекунду, создаваемое инструментом, можно35 определить по формулеЮ - имп/с,и 1игизвгде и 1 - число промежуточных звеньев;иг - число упрочняющих элементов на40. промежуточном звене;из - соотношение диаметров промежуточного звена и обрабатываемой поверхности;в - число оборотов инструмента в ми 45 нутуТэк, при и 1 = 3, иг =- 12, в = 700 об/мин,из=8,50 ф 60 - 3360 имп/с,3 12 700 8Отсюда видно, что в сравнении с аналогом и прототипом производительность при заданном способе выше в 33,6 раза,Описанный способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей металлических деталей осуществляют инструментом (см. Фиг,1 и фиг,2), содержащим корпус 1, соединенный с роликами 2 поводком 3, причем поводки 3 обеспечивают свободное пе 1803313ремещение роликов в плоскости вращения инструмента,На роликах 2, нэ периферии диаметра звездочек роликов), закреплены упрочняюфие элементы (шарики) 4. Виброударный наклеп инструментом достигается прокатыванием звездочек (роликов) с закрепленными шариками по упрочняемой поверхности гри переходе контакта с одного упрочняющего элемента на другой,В процессе обработки изделие остается неподвижным, а инструменту, введенному в зону обработки, сообщают вращательное движение с постоянной скоростью в 1, а такх 1 е продольное перемещение вдоль оси цилиндра с постоянной скоростью Ч.Под действием центробежных сил ролик 1 прижимаются к обрабатываемой поверхности и, прокатываясь по ней, производят Шаговый микронаклеп поверхности цилиндра с шагом, равным расстоянию между упрчняющими элементами на роликах. При продольном перемещении роликов вдоль ои изделия (детали) происходит перекрытйе свободных зон и создается однородный мозаичный рисунок с постоянным мозаичнм рисунком на всей обрабатываемой поверхности.Число упрочняющих импульсов на единицу площади обрабатываемой поверхности определяется уравнениемИ =- импlмм .п 1 пг В 2л б Чгде М - плотность контактных точек, имп/мм;п 1 - число промежуточных звеньев; п 2 - число упрочняющих элементов на промежуточном звене;б - диаметр упрочняющего ролика; Ч - скорость подачи инструмента;при п 1 = 3, п 2 = 12, пз = 8, в = 700 об/мин 3 12 700 "3 3360 имп /с,Отсюда видно, что в сравнении с прототипом инструмент повышает производите 11 ьность в 33,6 раза,Число упрочняющих элементов на ролике должно быть не менее 12-ти из условиягарантированного прокатывэния ролика напоеерхности.Соотношение диаметров ролика и обрабатываемого изделия не должно быть ниже3 иэ условия возможности использованияпри обработке как минимум трех роликов.Твердость упрочняющих элементовдолжна быть больше твердости заготовки.Шаг расположения упрочняющих элементов на ролике постоянен,Предлагаемый способ и устройство расширяют технологические возможности засчет получения заданных параметров упрочнения и микроматричного микрорелье 5 фа поверхности тонкостенных изделий.Формула изобретения1, Способ упрочняющей обработкивнутренних поверхностей металлическихдеталей, заключающийся в виброобкатыва 10 нии поверхности перемещением вдоль осиотверстия инструментом с упрочняющимиэлементами, отличающийся тем,что,с целью расширения технологических возможнмтей за счет получения заданных па 15 раметров упрочнения и микроматричногомикрорельефа поверхности тонкостенныхизделий, виброобкатывание осуществляютравномерно вращаемым инструментом спромежуточными звеньями, каждое из кото 20 рых оснащено по крайней мере двадцатьюуточняющими элементами, равномернорасположенными по периметру периферийно части промежуточного звена, при этомвыбор режима обработки осуществляют по25 заданным параметрам, определяемым изследующих соотношенийА=К 1 Кг вМ = п 1пг/ 1 Лб,уЧ =п 1 п 2 пзв/60,30 к 1=г п 2;Ч 2 = В,где А - энергия упрочняющего импульса,Дж;35 К - плотность контактных точек, импульс/ммг;И/ - число упрочняющих импульсов в 1с для каждого упрочняемого интервала;К 1 - коэффициент, учитывающий пара 40 метры инструмента;Кг - коэффициент, учитывающий параметры обрабатываемой поверхности;п 1- число промежуточных звеньев;пг - число упрочняющих элементов на45 промежуточном звенепз - соотношение диаметров промежуточного звена и обрабатываемой поверхности;о - диаметр упрочняющего ролика или50 зубьев;в - число оборотов инструмента в 1мин;к - шаг подачи инструмента за одиноборот, мм;55 г - радиус промежуточного звена, мм;й - радиус кривизны обрабатываемойповерхности, мм;1 - момент инерций системы промежуточное звено - рычаг, 1803313. 2, Инструмент для упрочняющей обработки внутренних поверхностей металлических деталей, содержащий корпус с упрочняющими элементами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет получения заданных параметров упрочнения и микромоэаичного микрорельефа поверхности тонкостенных изделий, инструмент оснащен промежуточными звеньями, на наружной поверхности которых равномерно по окружности размещены упрочняющие элементы, а корпус выполнен в виде оправки, один иэ концов которой исполнен в виде планшайбы, шарнирно чврез.рычаги соединенной с промежуточными звеньями, а другой - в виде участка для соединения со шпинделем станка, при этом промежуточ ные звенья установлены со степенью свободы перемещения относительно оси вращения инструмента,3, Инструментпоп,2, отличающий с я тем, что промежуточные звенья выполнены в виде звездочек.4, Инструмент по п,2, от л и ч а ю щ и йс я тем, что промежуточные звенья выполнены в виде роликов,1 ВО 3313 Составитель Д, Корябкиндактор М. Кузнецова Техред М,Моргентал Корректор Ше изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1027 Тираж ЙНИИПИ Государственного ком 113035, МосПодписное ета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР