Комбинированный инструмент для регуляризации микрорельефов

СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛИСТИРЕСПУБЛИК ихских 92 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОЫСТВО СССР (Г СПАТЕНТ СССР) 02 51)5 В ЕНТНО ЯЛ 1 ":кг 1 ЕТЕНИЯ О В 21) 4900096/) КОМБИНИРО ЛЯ РЕГУЛЯРИВео нй руткией жПИСАНИЕ ИЗ двторсому свидвтв й 5технический институтетельство СССРВ 39/02, 25.03.79,АННЫЙ ИНСТРУМЕНТ АЦИИ МИКРОРЕЛЬЕИзобретение относится к механической об аботке поверхностей деталей из различны материалов поверхностным пластическим деформированием (ППД) и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и ре)лонтнол 1 производстве,Известны комбинированные инструлеты для регуляризации микрорельефов (ЧРМР и ПРМР) на технических поверхност)х путем ППД шаром, роликом, дорном, и растяжкой. Однако известн ые инструменты не позволяют совмещать образование ПРМР и ЧРМР в один процесс, обрабатывать цилиндрические поверхности малого ди)метра, обеспечивать высокое качество и производительность обработки ППД.Наиболее близок к предлагаемому инструмент для образования микрорельефа в виде набора вращающихся дисков с косозубыми выступами правого и левого направлений, Но инструмент обеспечивает об)эзование лишь ЧРМР в виде винтовых канавок двух противоположных направле(57) Использование: обработка металлов давлением, поверхностное пластическое деформирование. Сущность изобретения: инструмент содержит установленнйе на державке деформирующие элементы, режущие элементы и калибрующие элементы. Деформирующие элементы выполнены двух разновидностей, раскрыты конструктивные особенности выполнения отдельных элементов инструмента. Даны математические зависимости между параметрами инструмента. 7 ил. ний, не обеспечивает высокого качества рбочих поверхностей деталей по микрогметрии и точности из-за наличйя наприканавочных наплывов (нагроможденвыдавленного из-под деформирующихступов дисков материала, что резко увеливэет шероховатость и изменяет разобрабатываемых поверхностей, Следуетметить низкую производительность обботки, т.к. обеспеченйе качества и точноповерхностей деталей при этом связаниспользованием другого инструмента и вдением дополнительных операций сняприканавочных наплывов материала, выгживания исходной поверхности, обрэбомест расположения снятых наплывов йлибрования отверстий, Кроме того, инстмент предназначен лишь для обрабовнутренних цилиндрических поверхностчто сокращает его технологические возмоности.Цель изводительно ий) вы- чимер от- расти ос ветия латки каобретения - повышение произсти за счетсовмещения в одинпроцесс образования полностью и частично регулярных микрорельефов и повышение качества обработки, Применение предлагаемого комбинированного инструмента позволяет без дополнительных источников вибрации (виброголовок) за один проход одновременно образовывать на поверхностях ПРМР и ЧРМР, увеличивать как несущую способность, так и маслоемкость рабочих поверхностей деталей, улучшать их качест-. во и экспулатационные свойства. За счет совмещения образования ПРМР и ЧРМР, снятия приканавочных наплывов и калибрования поверхностей в один процесс в несколько раз возрастает производительность обработки.Указанная цель достигается тем, что в инструменте, состоящем из державки, вращающихся деформирующих, режущих и калибрующих элементов, на (в) державке последовательно за деформирующими элементами установлены режущие элементыдля снятия приканавочных напль 1 вов и калибрующие элементы, а деформирующие элементы выполнены двух разновидностей, причем элементы первой разновидности, служащие для образования полностью регулярных микрорельефов, выполнены в виде секций зубьев разных диаметров и винтовых направлений с равномерно расположенными в шахматном порядке и в количестве 1 выступами в виде выпуклостей, образованных цилиндрическими поясками диаметрами 0 и 01, заборными с углами 01 и обратными с углами 8 конусами и винтовыми разных направлений лысками с углами у расположения относительно продольной оси инструмента и углом гр 1 30 относительно касательной к цилиндрическим пояскам зубьев в местах их перехода в лыски, цилиндрических частей шириной по хорде Ь 1 и лысок шириной Ьъ элементы второй разновидности, служащие для образования частично регулярных микрорельефов, выполнены в виде зубьев с равномерно расположенными на цилиндрах одинакового диаметра о 2 в количестве г 2, шириной Ьз и под углами у 1 и ф винтовыми противоположного направления выпуклостями, ограниченными цилиндрической поверхностью радиусом г, заборным и обратным конусами с углами Яз, Й 4 и расположенными пад углом рг относительно касательных к цилиндру в местах пересечения продолжения стенок разделительных пазов с окружностью диаметром о 2 параллельными между собой боковыми поверхностями симметрично расположенных относительно радиальных осей разделительных винтовых пазов, режущие элементы выполнены диаметром бз, а калибрующие элементы - в виде зубьев диаметром бл с углом заборного и обратного конусов 9, 5 . при этом вышеуказанные параметры от- дельных элементов инструмента связаны строго определенными соотношениями.Существенные отличия инструмента отизвестных заключаются в том, что в нем "0 предусмотрены деформирующие элементыне только,цля образования ЧРМР в виде системы пересекающихся под определенными углами канавок; повышающих только маслоемкость поверхностей, но и для обра зования ПРМР с регулярными по высоте иформе микронеровностями, большими ра-.диусами их скругления, что увеличивает опорную площадь и несущую способность поверхностей в соединениях; после обра ботки инструментом приканавочные наплывы не остаются на поверхности, а срезаются; шероховатость поверхности:не увеличивается, а уменьшается; точность обработки не ухудшается, а улучшается. Все 2 б перечисленное достигается за счет наличияв инструменте не только деформирующих двух разновидностей, но и режущих и калибрующих элементов. Если для образования ЧРМР ширина выпуклостей деформирую щих элементов во много раз меньше ширины разделительных канавок, как это предусмотрено и в существующих инструментах, то для образования ПРМР ширина выпуклостей деформирующих элементов 35 должна превышать ширину лысок (впадин),В существующих инструментах для групповой обработки ППД угол между поверхностью, ограничивающую выпуклость (сектор) элемента в круговом направлении, и каса тельной к окружности выпуклостей (секторов) секций в местах ееперехода в лыску о 1 = 90 О, то в предложенном инструменте этот угол не превышает 30, что повышает качество обработки цилиндрических повер- .45 хностей за счет исключения при обработкив режиме создания ПРМР выдавливания материала из-под выпуклостей и нагромождения его вдоль обработанных предыдущим зубом полос поверхности.50Инструмент выполняется в вариантахдля обработки отверстий и наружных цилиндрических поверхностей, Он относится к , легкопереналаживаемым (гибким), т,к. на (в) г 5державке можно устанавливать не весь комплект элементов, а только часть его в зависимости от целей обработки. Например, нужно создать только ПРМР, или только ЧРМР без приканавочных напль 1 вов, илиПРМР+ ЧРМР с приканавочными наплывами, что необходимо в ряде случаев длл обеспечения прочности соединения (сцепления) неразьемных соединений, обеспечиваемых заливкой в жидком состоянии металла од ной детали в другую, напрессовкой нагретой детали ца холодную, напылением металла одной детали на другую, тогда набор элементов в инструменте будет неполным. 10Деформация переходных ленточек поверхности под углом 60 и более, что обеспечиваетсл углом ср 1 30 между лыской (элементом впадины) и касательной к цилиндрической поверхности выпуклости в 15 меСте перехода ее в лыску, приводит к исключению выдавливанил материала из-под выпуклости, исключает необходимость его выравнивания, повышает качество и точноСть обрабатываемой поверхности. 20Перекрытие выпуклостей одного зуба секции выпуклостями другого, что обесйечивается превышением ширины выпуклости по хорде над шириной лыски (впадины)зубьев, исключает ленточки необработац но поверхности, наблюдаемые, например, пр обработке поверхностей по групповой схе е существующим инструментом, у которог секторы (выпуклости) равны по ширине пазам и не имеют жесткого положения в 30 крутоаом направлении, Эта осооенноста новог инструмента приводит к равномерцой микрогеометрии обработанных поверхностей.Для высокоэффективной работы цеоб ходйл 1 ы обоснованные соотношеция размеров инструмента и относительных пойЬжений поверхностей, что достигаетсл путм расчета параметров или назначения их ц определенных пределах. 40На фиг, 1 и 2 изображены варианты инструмента длл одновременного образования ПРМР и ЧРМР соответственно ца внутренних и наружных цилиндрических поверхностях заготовок; ца фиг, 3 и 4 - по перечные сечений деформирующих элементов первой разновидности длл образовацил ПРМР соответственно цд внутренних и царужых цилиндрических поверхностях; нд фиг. 5 и 6 - сеченил деформирующих эле ментов второй разновидности длл образования ЧРМР соответственно на внутренних1и наружных цилиндрических поверхностях; на фииг, 7 - ЧРМР на развертках цилиндрических поверхностей. 55Инструмент состоит из направляющего элемента 1, деформирующих элементов первой разновидности (секций зубьев) 2 и 3, деформирующих элементов второй разцовидности 4 и 5, режущего 6 и калибрующего 7 элементов, державки 8, упорных колец 9, подшипников 10 и фиксаторов 11.Обработка осуществляется и инструмент работает следующим образом, На обрабатываемую поверхность диаметром Оз заготовки (фиг.1,2) в направлении рабочего хода по действием силы Р после направляющего элемента 1 надвигаются деформирующие элементы первой разновидности (секции зубьев) 2 и 3. за ними - деформирующие элементы второй разновидности 4 и 5, режущие 6 и калибрующие 7 элементы, Деформирующие элементы размещены на (в) державке 8 цилиндрической поверхностью диаметром О фиг. 3,4) с возможностью вращения, Первал секция, входящая в (на) заготовку с натягом 4, вращается в направлении п 1, вторал, входящая с натягом 1,5 а. вращаетсл в направлении п 2, Вращение обеспечивается за счет винтового расположения под углом выпуклостей А в количестве 1, ограниченных в радиальном направлении цилиндром диаметром б, в круговом - винтовой лыской или боковыми поверхностями впадин Б с расположением под углом р 130 относительно касательной к цилиндру в месте перехода его в лыску (боковую поверхность разделительной впадины), в осевом - заборным и обратным конусами с углами 01 и 6 Ь(фиг.1,2). При работе деформирующие элементы 2, 3, 4 и 5 удерживаются от осевого перемещения упорцыми кольцами 9 через подшипники (кольца) 10, Закрепление упорных колец 9 ца державке 8 обеспечено посредством фиксаторов 11.В результате превышения ширины Ь 1 выпуклостей Л (фиг. 3, 4) над шириной Ь 2 лысок или впадин Б, шахматного расположения выпуклостей А, расположения лысок и боковых поверхностей впадин под углом р 1, относительно касательной к цилиндрическим поверхностям диаметрами О и 01 и вращения секций в рдзные стороны обеспечивается образование регулярных по высоте и форме микроцеровностей (ПРМР). За счет воздействия ца поверхцость под углом 60 и отсутствил выдавливацил материала из-под выпуклостей в круговых направлениях обеспечивается высокое качество обработанной поверхности по микрогеометрии и геометрической форме.Деформирующие элементы второй разновидности 4 и 5 в виде зубьев с выпуклостями Л в количестве г 2 (фиг. 5 и 6), ограниченными расположенной нд цилиндре диаметром й цилиндрической поверхностью с радиусом г, расположенными подуглом относительно касательной к цилиндрустенками пазов В и заборным и обратнымконусами с углами 6 Ь и 94, Выпуклостиэлементов 4 и 5 также распложены в противоположных винтовых направлениях подуглами у 1,уг и при перемещении заставляютзубья вращаться в направлениях пз и п 4.При этом, за счет натяга (3-6) Ь на обрабатываемые поверхности наносится система канавок (ЧРМР) с одинаковым у или разнымиу 1 и уг углами наклона регулярных неровностей относительно оси цилиндрической поверхности (фиг,7).При последующем движении инструмента вдоль цилиндрической поверхности вработу вступают режущий диаметром дз икалибрующий диаметром д 4 с заборным иобратным конусами под углом Йь элементы. При этом приканавочные наплывы материала, возникшие при образованииЧРМР, срезаются, а места их расположения выглаживаются и обрабатываемаяцилиндрическая поверхность калибруетсяокончательно.Достижение эффективной регуляризации микрорельефов, повышенного качестваи производительности обработки наилучшим образом обеспечивается при следующих значениях и соотношениях параметровинструмента:д 1=(1 -ф 0,003)д;бг = дз = 1 ф (0,0120,03)б;д 4= б 1;г 1=лбг сов у 1,г Йю01=450, эг= Ь9 з 340," 120;у 27, у 1,г 40;Ь 1 = (л д - Ь 1 гг) Й 1:,Ьз=2 г;Ь 4 = (л дг - Ьзгг)/г;гр 130;бг = 70870,где О 1,г - шаги расположения элементов частично регулярных микрорельефов, 11,г(Ьз+ Ь 4)1+0,75 тц (360/гг).1, мм;у,у 1,г - углы располокения винтовыхвыпуклостей, град,г - радиус округления выпуклостей деформирующих элементов второй разновидности, мм,Инструмент может работать в режимепротягивания или проталкивания заготовокс цилиндрической наружной поверхностью,протягивания или дорнования - прошивания отверстий заготовок. Он выполняется с возможностью переналаживания. Для этого отключаются (выбиваются, откручиваются) фиксаторы 11 (фиг.1,2), снимаются направ ляющий, деформирующие и другие элементы и устанавливаются элементы других диаметров или другого сочетания. На фиг. 2, например, показан вариант инструмента дляобработки наружных цилиндрических 10 поверхностей, в котором установлен неполный комплект элементов, Из-эа отсутствия деформирующих элементов первой разновидности инструментом с подобным сочетанием элементов можно обеспечить лишь 15 образование ЧРМР и тогда диаметры режущих и калибрующих элементов принимают.- ся бз= д 4 03.П р и м е р, Для экспеоиментальнойпроверки достижения цели по эскизным 20 чертежам был изготовлен инструмент с деформирующими элементами первой (г 1= 4, у = 18) и второй (г = 8, у 1 = 15, уг = 30, г = 0,5 мм) разновидностей, режущим и калибрующими элементами (все из стали ХВ Г).25 Диаметр обрабатываемого отверстия Оз ==8,35 мм в заготовках из латуни Л 63, Все размеры и их соотношения в инструмента были приняты в соответствии с приведенными выше условиями: Ь = 0,05 мм; б = 8,4 мм;30 б 1 = 8,425 мм; дг = 8,57 мм; дз = 8,357 мм,д 4= 84 мм.При обработке получено уменьшениевысоты микронеровностей (элементов ПРМР) с В=5,3 мкмдо В=О,78 мкм или в 35 6,8 раза; надежно Обеспечено создание 8канавок правого и 8 канавок левого винтовых направлений с углами наклона соответственно у 1 "150 и уг =30 и шагами расположения т 1 = 3,16 мм, тг = 2,83 мм: 40 глубина и радиус канавок в сечении приэтом соответствовали Ь = 0,012 мм, гк = 0,6 Полученные данные полностью отвеча ют кинематическим показателям процесса ианалогическим зависимостям, по которым определяются глубина Ь и ширина Ьк канавок, Увеличение радиуса г = 0,5 мм до гк = 0,6 мм можно обьяснить упругим последствием 50 сдеформированного материала, т.к, коэффициент ширины канавок может принимать значения до 1,2, Время обработки не превышает 1 мин, что в 4 раза меньше, чем при . выполнении такого же объема работы от дельными инструментами.Формула изобретенияКомбинированный инструмент для регуляризэции микрорельефов цилиндрических поверхностей, содержащий деркавку с последовательно становленными на ней сУ возм жностью вращения деформирующими э ементами, имеющими косозубые выступ правого и левого направлений, о т л ич ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения прои водительности за счет совмещения в один процесс образование полностью и частич о регулярных микрорельефов и повышен я качества обработки, на державке посл довательно за деформирующими элемент ми установлены режущие элементы для снятия приканавочных наплывов и калибр ющие элементы, а деформирующие элем нтьг выполнены двух разновидностей; прич м элементы первой разновидности, служ щие для образования полностью регулярных мйкрорельтефов, выполнены в виде секцйй зубьев разных диаметров и винтовых направлений с равномерно расположенными в шахматном порядке и в коли естве 21 выступами в виде выпуклостей, образованных цилиндрическими поясками диаметрами с 1 и с 11, заборными с углаа 1 и 01 и обратными с углами (:га тонусами и винтовыми разных направлений лысками с углами у расположения относительйо продольной оси инструмента и углом о 30 относительно касательной к цилийдрическим пояскам зубьев в местах их перехода в лыски, цилиндрических частей, шириной Ь 1. и лысок шириной Ь 2, элементы второй разновидности, служащие для образования частично регулярных микрорельефов, выполнены в виде зубьев с равномерно распОложенными ца цилиндрах одинакового диаметра о 2 в количестве 22, шириной Ьз и под углами у 1 и р винтовыми противоположного направления выпуклостями, ограниченными цилиндрической поверхностью радиусом г, заборным и обратным конусами с углами Вз, 04 и расположеццыми под уг лом д 2 относительно касательных к цилиндру в местах пересечения продолжения стенок разделительных пазов с окружностью диаметром с 12 параллельными межу собой боковыми поверхностями симметрично 10 расположенных относительно радиальныхосей разделительных вицтовых пазов, режущие элементы выполнены диаметром с 1 з, а калибрующие элементы - в виде зубьев диаметром с 14 с углом заборного и обратного 15 конусов 6 Ь, при этом указанные параметры отдельных элементов инструмента связаны следующими соотношениями;01=(1 + 0,003)с,с 12 = с 1 з = Г 1 + (0,0120,03)с 1;2021 = г с 12 т сов )у,2 /с 1,2101 = 45, 02 = О = 2. 3; ез = 3.4 О;2 оУ 27 О, У 1,2 40 О;25 Ь 1=(1,05зп (90 Й 1):Ь 2= лс 1-Ь 12)/21,Ьз=2 г;Ь 4 = (г о 2 - Ь 322) Й 2;р ЗО; .30 70 я 7где 11,2 - шаги рэсполокения элементов частично регулярных микрорельефов, 11,2 = 35 = (Ьз+Ь 4) 1+07519 (360/г 2) мм;у,712 - углы расположения винтовыхвыпуклостей, град;г - радиус округления выпуклостей де. формирующих элементов второй разновидности, мм,1792823 Составитель В. Гороховдактор С. Кулакова Техред М. Моргентал ектор И. Муска о Заказ: 474 ВНИИПИ Госу Ти рамс Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1