Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки

Ж Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакаи(76 Довгапев Александр Михайлова(67) Использование: обработка металлов давлением, поверхностное пластическое деформиравание.Сущнопь изобретения: инструмент содержит ротор,состоящий из последовательно расположенныхмагнитной и немагнитной частей, щечки, образующие кольцевые камеры, деформирующие элементы, размещенные в камерах, источники магнитногополя, выполненные в виде расположенных на про 2тивоположных концах магнитной части ротора кольцевых магнитов с осевой намагниченностью. Магниты обращены друг к друту разноименными полюсами. Профиль поперечного сечения ротора выполнен переменным от одной камеры к другой вдоль его оси Профиль поперечного сечения ро-тора в первой камере, расположенной на конце ротора, противоположном немагнитнои чапи, выполнен в виде эллипса, во второй - в виде треугольника В последующих кольцевых камерах профиль поперечного сечения ротора имеет форму многоугольника с последовательным увеличением числа углов. б ил.Изобретение относится к поверхностному пластическому деформированию и может быть использовано для упрочняющейобработки поверхностей маложестких деталей машин. 5.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению относится инструментдля отделочно-упрочняющей обработки, содержащий ротор, имеющий последователь- "0но расположенные вдоль его оси радиальныекамеры, открытые в направлении от оси ротора к периферии, деформирующие элементы,установленные в камерах с воэможностьюосуществления пространственных колебательных перемещений, источник магнитногополя, служащий для разгона деформирующихэлементов (11,К недостаткам указанного инструментаследует отнести то, что деформирующие 20элементы (расположенные во всех кольцевых камерах инструмента) работают в одинаковом режиме: колеблются с одинаковойчастотой (так как на них действует магнитное поле с одинаковой частотой); имеют 25одинаковую силу динамического воздействия на обрабатываемую поверхность (таккак магниты и магнитопроводящие элементы имеют одинаковые размеры). Это обстоятельство позволяет за один проход 30инструмента осуществить только черновое(когда частота воздействия магнитного поляна деформирующие элементы мала) или чистовое (когда на деформирующие элементы.действует магнитное поле с большой частотой) деформирование. В связи с этим черновое и чистовое деформирование деталиосуществляют двумя различными инструментами, причем за два прохода, что снижает производительность обработки,. 40Кроме того, деталь со стороны деформирующих элементов всех кольцевых камериспытываег возмущающие воздействия,имеющие одинаковую частоту и действую- .щие в одной и той же фазе. Зто вызывает 45резонансные низкочастотные колебательные перемещения детали и инструмента,что снижает качество обработанной поверхности (так как на обработанной поверхности видны следы вибраций), 50Цель изобретения - повышение производительности и качества обработки соответственно за счет совмещения во временичернового и чистового проходов деформирования и исключения следов вибраций на 55обработанной поверхности.Это догтигается тем, что в известноминструменте для отделочно-упрочняющейобработки, содержащем ротор, состоящийиз магнитной и немагнитной части, щечки из немагнитного материала, образующие кольцевые камеры и расположенные на магнитной части ротора, постоянный кольцевой магнит с осевой намагниченностью, деформирующие элементы, установленные в кольцевой камере с воэможностью осуществления пространственных колебательных перемещений, согласно изобретению он снабжен дополнительным кольцевым магнитом с осевой намагниченностью, магниты расположены на краях и соосно магнитной части ротора и обращены друг к другу разноименными полюсами, профиль поперечного сечения ротора крайней кольцевой камеры выполнен в виде эллипса, во второй от краякольцевой камере профиль поперечного сечения ротора представляет собой треугольник, а в последующих кольцевых камерах имеет форму многоугольника с последовательным увеличением числа углов.Такое выполнение инструмента обеспечивает совмещение во времени чернового ичистового деформирования (осуществляемых соответственно с большой и малой частотой динамического воздействия деформирующих элементов на обрабатыва-. емую поверхность); что повышает производительность обработки, При этом частота воздействия на обрабатываемую поверхность деформирующих элементов, расположенных в различных кольцевых камерах, неодинакова. Фаза воздействия деформирующих элементов на обрабатываемую деталь,расположенных в различных кольцевых камерах инструмента, также различна. Этопозволяет исключить резонансные явленияи следы вибраций на обрабатываемой поверхности, Качественные характеристикиобработанной поверхности вследствие этого повышаются,На фиг, 1 изображен инструмент, общийвид; на фиг. 2-6 - соответственно сеченияА-А, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д на фиг,1,Инструмент содержит ротор, состоящий из магнитной 1 и немагнитной 2 частей,щечки 3-8 из немагнитного материала, образующие кольцевые камеры 9-13 и расположенные на магнитной части 1 ротора,постоянные кольцевые магниты 14, 15 с осевой намагниченностью, деформирующиеэлементы 16-20, установленные в соответствующих кольцевых камерах с возможностью осуществления пространственных .колебательных перемещений, Магниты 14,15 расположены на краях магнитной части 1ротора, соосно ротору и обращены друг кдругу разноименными полюсами,Профиль поперечного. сечения магнитной части ротора в крайней кольцевой камере 9 (сечение расположено нормально осивращения ротора) выполнен в виде эллипса (см. Фиг. 2). во второй от края кольцевой камере(кольцевой камере 10) профиль по.- перечного сечения ротора представляет собой треугольник (см, фиг, 3), а в последующих кольцевых камерах (кольцевых камерах 11, 12, 13) поперечное сечение ротора имеет форму многоугольника с последовательным увеличением числа углов, т.е. соответственно четырех-, пяти-, и шестиугольника.Деталь 21 устанавливают в патроне, а инструмент- в шпинделе 22 станка. Плоскость расположения деформирующих элементов 16 кольцевой камеры 9 инструмента совмещают с торцом детали 21, устанавливают инструмент соосно с осью вращения детали, Шпинделю сообщают вращение и перемещают инструмент вдоль образующей обрабатываемой поверхности. Деформирующие элементы 16-20 под действием магнитного поля разгоняются в окружном направлении кольцевых камер, взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью и осуществляют ее динамический наклеп,, Так как профиль поперечного сечения ротора 1 кольцевой камеры 9 выполнен в виде эллипса, то деформирующие элементы 16 получают приращение энергии (магнитной энергии, так как магниты 14 и 15 замыкаются на магнитную часть ротора и магнитная часть ротора фактически становится магнитопроводом и подводит в каждую из кольцевых камер 9-13 магнитный поток) при расположении их напротив вершин эллипса (см, фиг, 2), причем только два раза за оборот инструмента. При этом магнитный поток, проходящий через магнитную часть 1 ротора от магнитов 14, 15 распределяется на две части. Следовательно сила воздействия магнитного поля на деформирующие элементы 16 велика, а следовательно, велика и сила динамического воздействия деформирующих элементрв 16 на обрабатываемую поверхность детали 21.Деформирующие элементы 17 получают приращение магнитной энергии.три раза за оборот детали (профиль поперечного сечения ротора представляет собой треугольник). Так как магнитный поток (см. Фиг. 3), проходящий через магнитную часть 1 ротора "разбивается" натри части, то сила магнитного воздействия на деформирующие элементы несколько снижается, что приводит к снижению силы динамического воздействия деформирующих элементов 17 на обрабатываемую поверхность, Деформирующие элементы 18 кольцевой камеры 11 получают приращение магнитной энергии четыре раза за оборот инструмента. Приэтом магнитный поток (см. фиг. 4) "разбивается" на четыре части, что снижает силу динамического воздействия деформирующих элементов 18 на обрабатываемую поверхность. Таким образом, в процессе работы деформирующие элементы 16 расположенные в кольцевой камере 9 осуществляют деформиронание поверхности с максимальной ди намической силой и минимальной частотой.Последующие деформирующие элементы постепенно снижают силу деформирования, нр при этом увеличивают частоту динамического воздействия на обрабатываемую поверхность детали 21, Это позволяет совместить в один технологический переход черновое (осуществляемое с большой дина 15 мической силой и малой частотой воздействия) и чистовое (осуществляемое с малой ствляют колебательные движения с различной частотой. Фаза воздействия 30 деформирующих элементов различных кольцевых камер также разлйчна. Это исключает явление резонанса (когда резко возрастает амплитуда низкочастотных колебаний инст 35 румента идетали). На обрабатываемой поверхности нет следов. вибраций; Качественные характеристики обработанной поверхностипри этом повышаютвя.В качестве примера конкретного выпол 40 нения можно привести обработку отверстия.втулки иэ стали 3 на станке 16 К 20 ФЗ. Диаметр обработки 120 мм; длина обработки 200 мм; толщина стенки втул ки 2,5 мм. 45 .8 качестве деформирующих элементов ис. пользовали шарики диаметром 12 мм (ШХ 15, ШКОДА 62), Размеры постоянных кольцевых магнитов с. осевой намагниченностью Р х б х Ь 90 х 10 х 40 мм. Материал магнитов ЗщСо 5, Профиль поперечного сечения магнитной части ротора в первой от края коль 50 цевой камере - эллипс с осями 90 кЗО мм; второй - треугольник с равными сто ронами длиной 75 мм; третьей - четырехугольник (квадрат) с длиной стороны 60 мм; четвертой - пятиугольник с размером стороны 50 мм; пятой - шестиугольник с длиной стороны 45 мм,Режимы обработки: скорость вращения инструмента 2-5 м/с; осевая подача инстру 20 динамической силой, но большой частотойвоздействия) деформирование поверхности слоя детали, что повышает производительность обработки,При этом деформирующие элементы в 25 различных кольцевых камерах (посколькуполучают со стороны магнитной части ротора эа оборот инструмента различное число раз приращения магнитной энергии) осуще-.2003457 мента 600 мм/ мин, Охлаждение - масло индустриальное.Глубина упрочнения поверхностного слоя детали. 0,40 мм; шероховатость поверхности В = 0;63-0,32 мкм; степень деформации металла 30%.При обработке инструментом-прототипом машинное время составило 8,24 мин, при обработке предлагаемым инструментом - 0,4 мин. Следы вибраций на обработанной поверхности при обработке предлагаемым инструментом отсутствовали,Предложенный инструмент позволяет5 повысить производительность обработки в20,6 раза и качественные характеристикиобработанной поверхности,(56) 1, Авторское свидетельство СССРМ 906679, кл. В 24 В 39/02, 1982.10 ф о р м у л а и з о б "- полнительным источником магнитного поо м ла изобретенияИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УП- ля, ротор выполнен составным иэ РОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ, содержащий последовательно соосно расположенных ротор, имеющий последовательно распо магнитной и немагнитной частей, камеры ложенные вдоль его оси радиальные каме- выполнены кольцевыми, источники магнитры, открытые в направлении от оси ротора ного поля установлены на противолежак. периферии, деформирующие элементы, щих концах магнитной части ротора, установленные в камерах с воэможностью выполнены в виде кольцевых магнитов с осуществления пространственных колеба осевой намагниченностью и обращены тельных перемещений, источник магнитно- . друг к другу разноименными полюсами, а го поля, служащий для разгона ротор выполнен. переменным по сечению деформирующих элементов; отличающий- от одной камеры к другой, при этом попеся тем, что, с целью повышения произво- речное сечение ротора в первой камере,. дительности и качества обработки 25 расположенной на конце ротора, противо- соответственно за счет совмещения во положном его немагнитной части, имеет. времени чернового и чистового проходов. форму эллипса, во второй - треугольника, а деформирования и исключения следов в последующих камерах - поперечное сечевибраций на обработанной поверхности, ние имеет форму многоугольника с после- он снабжен установленным на роторе додовательным увеличением числа углов,2003457 фиг.2 фигфЗ . , фйг.4 Г-Г иг.б дактор Л. Народна Тираж Под НПО "Поиск" Роспатента035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4/ Заказ 32 пи кий комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина роизводствен но-изда Составитель А. Довгалев Техред М.Моргентал Корректор Н. Кеш