Инструмент для поверхностного пластического деформирования

Комитет Российской Федерации по патеитйм и ТОВярным зиакам 19) ВЦ (1 Ц 23 ;,",.(76) Довгапев Александр Михайлович(54) ИНСТРУЧЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕЭОРМИРОВАНИЯ(57) Использование: поверхностное пластическоедеформирование, упрочняющая обработка отверстий мапожестких деталей машин. Сущность изобретения: инструмент содержит корпус из немагнитного. материала, щечки, изготовленные из немагнитного материала, образующие кольцевую камеру,открытую в направлении от продольной оси инструмента к периферии, деформирующие элементы, установленные в кольцевой камере с возможностьюосуществления пространственных колебательныхперемещений, источники магнитного поля, расположенные на дне кольцевой камеры, электродвигатель с выходным валом, устройство качания деформирующих элементов в осевом направлении, выполненное в виде трубы с фланцем, направляющих штифтов, пружин, постоянных призматических магнитов. Труба установлена соосно на выходном валу электродвигат епя. Направляющие штифты установлены в отверстиях щечек параллельно продольной оси инструмента. На штифтах установлены равножесткие пружины, взаимодействующие с торцами щечек и расположенные симметрично плоскости симметрии кольцевой камеры, Часть призматических магнитов закреплена на торце щечки, а часть - на торце корпуса Количество магнитов на торце корпуса минимум два, оно вдвое меньше ко-. личества магнитов на торце щечки и их полюсанапраьпенные в сторону щечек идентичны Количество магнитов на торце щечек четное и расположены они с последовательным чередова:нем знака полюсов. 3 нл.Изобретение относится к поверхностному пластическомудеформированию и может быть использовано для упрочняющей обработКи отверстий маложестких деталей машин.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является инструмент для поверхностного пластического. деформирования, содержащий корпус, щечки, образующие кольцевую камеру, открытую в направлении от продольной оси инструмента к периферии, деформирующие элементы, установленные в кольцевой камере с воэможностью осуществления. .пространственных колебательных перемещений, истОчник магнитного поля,К недостаткам указанного инструмента следует отнести то, что мала амплитуда и частота колебательных осевых перемещений деформирующих элементов (величина амплитуды осевых колебательных перемещений деформирующих элементов не превышает величины зазора между щечками кольцевой камеры и деформирующими элементами, а частота колебательных. осевых перемещений деформирующих элементов равна единице за оборот инструмента), Это не позволяет снизить шероховатость обрабатываемой поверхности детали и повысить регулярность формируемого микропрофиля на поверхности детали.Цель изобретения - повышение качественных характеристик обработанной поверхности за счет снижения ее шероховатости и повышения регулярности формируемого на поверхности детали микропрофиля,Это достигаетсятем, что в известном инструменте для поверхностного пластического деформирования, содержащем кор. пус из немагнитного материала, щечки, изготовленные из немагнитного материала, обраэу 1 ощие кольцевую камеру, открытую в направлении от продольной оси инструмента к периферии, деформирующие элементы, установленные в кольцевой камере с возможностью осуществления пространственных колебательных перемещений, источники магнитного поля, расположенные на дне кольцевой камеры, электродвигатель с выходным валом, согласно изобретению, он снабжен устройством раскачивания деформирующих элементов в Осевом направлении, выполненном в виде трубы с фланцем, направляющих штифтов, пружин, постоянных призматических магнитов, труба установлена соосно на выходном валу электродвигателя, в щечках выполнены отверстия, направляющие штифты установлены в отверстии щечек. параллельно продольной оси инструментэ, на направляющих штифтах установлены равножесткие пружины, взаимодействующие сторцами щечек и расположенные симметрично плоскости симметрии кольцевой камеры. Часть призматических магнитов 5 закреплена на торце щечки, а часть - наторце корпуса, причем магниты расположены параллельно продольной оси инструмента и на одинакбвом расстоянии от нее,равномерно по окружности, Количество 10 магнитов на торце корпуса минимум два,вдвое меньше количества магнитов на торце , . щечки, и их полюса, направленные в сторону щечек, идентичны, а количество магнитовна торце щечек четное и расположены они с 15 последовательным чередованием. знака полюсов.Такое выполнение инСтрумента обеспечивает увеличение амплитуды и частоты осе- .вых колебательных перемещений 20 деформирующюх элементов в процессе обработки, что позволяет снизить шерохова, тость обрабатываемой поверхности и,, повысить регулярность формируемого наповерхности детали микропрофиля25 На фиг. 1 изображен инструмент, общий. вид, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, нафиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.Инструмент содержит корпус 1 иэ немагнитного материала, щечки 2, 3, изготов ленные из немагнитного материала,образующие кольцевую камеру 4, открытуюв направлении от продольной оси 5 инструмента к периферии, деформирующие элементы б, установленные в кольцевой камере 35 4 с возможностью осуществления пространственных колебательных перемещений, источники 7 магнитного поля, расположенныена дне кольцевой камеры 4, электродвигатепь 8 с выходным валом 9.40 Инструмент снабжен устройством качания деформирующих элементов б в осевом направлении (вдоль оси.5 инструмента), выполненным в виде трубы 10 с фланцем 11, направляющих штифтов 12, пружин 13., 45 призматических постоянных магнитов 14.Труба 10 установлена соосно на выходном валу 9 электродвигателя 8 и способна воспринимать крутящий. момент от электродвигателя 8 через шпонку. В щечках 2, 3 50 выполнены отверстия 15.Направляющие штифты 12 установленыв отверстиях щечек 2, 3, параллельно продольной оси 5 инструмента. На направляющих штифтах 12 установлены равножесткие 55 пружины 13, взаимодействующие с торцами16, 17 щечек 2, 3 и расположенные симметрично плоскости симметрии 18 кольцевой камеры 4 см, фиг. 1). Часть призматических магнитов 14 закреплена на торце 17 щечки 3, а другая часть - на гор -., 5 корпуса 1, 2003454Причем магниты 14 расположены параллельно.продольной оси 5 инструмента и на одинаковом расстоянии от нее, равномерно по окружности. Количество магнитов 14 на торце 19.корпуса 1 минимум два, вдвое меньше количества магнитов 14 на торце 17 щечки 3 и.их полюса, направленные в сторону щечек 2,3, идентичны(см. фиг. 3). Количество магнитов 14 на торце 17 щечки 3 четное и расположены они (магниты) с последовательным чередованием знака полюсов см, фиг. 2),Деталь 20 устанавливают в патроне, а корпус 1 инструмента - в державке 21 станка. Деформирующие элементы 6 вводят в полость отверстия обрабатываемой детали 20, совмещают продольную ось 5 инструмента с осью вращения детали, Посредством электродвигателя 8 сообщают трубе 10 вращение и перемещают инструмент вдоль обрабатываемой поверхности, Так как направляющие штифты.12 взаимодействуют с отверстиями 15 щечек 2, 3, то последние совместно с трубой 10 осуществляют вращательное движение. Под действием вращаемых источников магнитного поля 7 деформирующие элементы 6 разгоняются в окружном направлении кольцевой камеры 4, взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью детали 20 и осуществляют ее поверхностное пластическое деформирование.Одновременно. в процессе вращения щечек 2,3 изменяется относительное распоожениее постоянных призматических магнитов 14, закрепленных на торце 17 щечки 3 и торце 19 корпуса 1. Расположенные друг против друга магниты 14 взаимодействуют между собой от однбименными одинаковыми),.то. разноименными полюсами. В случае взаимодействия указанных-магнитов одноименными полюсами возникающая магнитная сила отталкивает щечки 2, 3 от неподвижного корпуса 1 в направлении вдоль оси 5 инструмента; При этом щечки 2, 3 перемещаются по поверхности направляющих штифтов 12, удаляясь от корпуса 1. При повороте трубы 10 и смещении призматических магнитов 14 на величину угла й (см. фиг. 2) (где угол а - величина углового смещения магнитов, имеющих разноименные полюса, закрепленных на торце 17 щечки 3) вследствие вращения щечек 2, 3 расположенные друг против друга призматические магниты 14 на торце 17 щечки 3 и торце 19 корпуса 1 взаимодействуют одноименными полюсами. Возникающая при атом магнитная сила (действует вдоль оси 5 инструмента) Притягивает щечки 2, 3 к неподвижному корпусу 1, Щечки 2, 3 переме 25 3.0 35 зволяет обеспечить амплитуду Осевых коле 45 50 5 10 15 20 щаются по поверхности направляющих штифтов 12 к торцу 19 корпуса 1, При дальнейшем повороте на угол а щече. 2, 3 призматические магниты 14, расположенные друг против друга, снова начинают взаимодействовать одноименными полюсами. что вызывает очередное осевое смещение щечек от корпуса 1 инструмента. Пружины 13, установленные на направляющих штифтах 12, исключают удар щечек о фланец 11 инструмента.Таким образом, в процессе обработки щечки 2; 3 с расположенными в кольцевой камере 4 деформирующими элементами 6 Осуществляют осевые колебательные перемещения с частотой, равной минимул 1 двум колебаниям за один оборот щечек 2, 3. Максилальная амплитуда осевых колебаний щечек 2, 3 с деформирующими элементами 6 определяется выражением: где А - максимальная амплитуда колебаний деформирующих элементов; д - величина зазора между торцом щечки и Фланцем; К - минимальная величина пружины 13 в сжаТОМ СОСТОЯНИИ, Из зависимо"ти 1) видно, что амплитуда ОсЕвых колебаний деформирующих элементов 6.определяется величиной д, Обеспечиваемой в инструменте соответствующей длиной направляющих штифтов 12, В связи с этим заявляемый инструмент побани й деформирующих элементов превышающей величину зазора д 1 между щечками 2, 3 и деформирующими элементами 6. Увеличение амплитуды и частоты осевых колебаний деформирующих элементов 6 в процессе обработки детали заявляемым инструментом обеспечивает снижение шероховатости поверхности и повышение регулярности формируемого на поверхности детали микропрофиля.В качестве примера конкретногО выполнения можно привести обработку отверстия втулки с внутренним диаметром 80 мм, длиной 90 мм из Д 16 Т на станке 16 К 20 ПЭ 1,В качестве деформирующих элементов использовали шарики диаметром 11 мм из ШХ 15 НКСэ 62). Величина магнитнОй индукции магнитов, расположенных на дне кольцевой камеры и предназначенных для разгона деформирующих элел 1 ентов, составляла 0,5 Тл. Величина магнитной индукции призматических постоянных магнитов, закрепленных на торце щечки и корпуса, составляла 0,6 Тл, Материал испО 1 ьзу;мых2003454 При обработке заявляемым инструментом обеспечивалась шероховатостЬ. поверхности Н - 0,32-0,28 мкм; амплитуда регулярного рельефа, формируемого на по верхности детали, составляла 10 мм; приэтом (в отличие от прототипа) вдвое возросла частота регулярного рельефа, формируемого на поверхности детали.Заявляемый инструмент позволяет по- .10 высить качественные характеристики обработки, так как снижает шероховатость поверхности до йа 0,32-0,28 мкм и обеспечивает повышение регулярности формируемого на поверхности детали микропрофиля 15 (увеличивается амплитуда и частота регулярного профиля).. (56) 1. Авторское свидетельство СССР М 906679, кл, В 24 В 39/02; 1982,20 Ф ормула изобретенияИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВА- НИЯ, содержащий корпус, имеющий Ради ально ориентированную кольцевую камеру, ограниченную щечками и открытую в направлении от продольной оси инструмента к периферии, деформирующие элементы, установленные в камере с 30 возможностью осуществления пространственных колебательных перемещений, источник магнитного поля для разгона, деформирующих элементов в радиальном,. направлении относительно оси . корпуса, 35,отличающийся тем,. что с целью повышения качественных характеристик обрабо-:, танной поверхности за счет снижения ее шероховатости и повышения регулярности Формуемого на обрабатываемой поверхно-. 40 сти микропрофиля, он снабжен электродвигателем и устройством качания деформирующих элементов в направлении, параллельном оси корпуса, пои этом упомянутое устройство выполнено в виде 45 установленной на выходном валу электродвигателя соосно с ним трубы с фланцем,направляющих штифтов, размещенных в выполненных в щечках отверстиях парал 50 в инструменте магнитов ЯвСо 5 Жесткость пружин, установленных на направляющих штифтах, составляла 0,08 х 10 Н/м. На торце корпуса было закреплено 2 призматических магнита, смещенных по углу друг относительно друга на 180, Количество призматических магнитов на торце щечки было равно четырем, они были установлены равномерно по окружности с последовательным чередованием анака полюсов й= 90.Режимы обработки: скорость вращения щечек 0,3-4 м/с; осевая подача инструмента 100-250 мм/мин; охлаждение - масло индустриальное,При обработке инструментом-прототипом шероховатость поверхности составила Яа - 0,63-0,58 мкм, Амплитуда регулярного рельефа, Формируемого на поверхности детали, не превышала 4 мм. лельно продольной оси инструмента, установленных на штифтах симметрично относительно перпендикулярной продольной . оси инструмента плоскости симметрии камеры равножестких пружин, смонтированных с возможностью взаимодействия с торцевыми поверхностями щечек, а также установленных симметрично относитеиьно продольной оси инструмента и параллель-. но ей постоянных призматических магнитов, одна часть .которых закреплена. на торцевой поверхности одной из щечек, а другая - на обращенной к упомянутой щечке.торцевой поверхности корпуса, магниты на указанных торцевых поверхностях размещены равномерно по периметру, коли- чество магнитов на торцевой поверхности корпуса по меньшей мере равно двум, а . количество магнитов на торцевой поверхности щечки является четным и вдвое превышает количество торцевой поверхности корпуса, причем магниты щечек и корпуса обращены друг к другу одноименными полюсами; по поверхности щечки магниты размещены с последовательным чередованием знака полюсов, а щечки смонтирова-. ны с возможкостью перемещения вдоль продольной оси инструмента,