Способ обработки отверстий дорнованием

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ г в радиальном направлении юшим деформирующим эл вляют с изменяющимися а максимальное и минима аждым последу- ментом осушестмплитудами, где ьное значения угастиСТИ адиачьным усилиям с помощью меньшейох одно го инструмента по тремя деформирующими симметричной кромкой ре лемент Воздеи исне вие на еталь в осев аждым из д м направлении осуществляют формирующих элементов потак, чтобы в любой момент нты, воздействующие на денаправлении, базировались на здействующие на деталь в правлении, а продолжительвоздействия определяют из следователь ремени элем аль в осевом выраи и еляют из лементы, во гад. гпс где 1 рад п 1 ак и 1 рад пппоответственно максидиальном сть осев иост родолжителмального и ного воздействий на иним выражения таль в радиальном аправлении каждогота. Воздействие н родолжителього деформиинструмента; сло, которому где йстви- пскажд ь осевого возд еформирующегоеталь в осевом наоздействие на деталь вении осуществляют од элеменправл его элемента самоходно нии и минимальноерадиальном направовременно. 4 ил. п 3 - целое полож кратно количество тов; Т - период во работы инстру нт ель фор их элемен вный циклуна детал иру я,йст еиств Возд Комитет Российской Федера о патентам и товарным знак авторскому свидетельству(71) Белгородский технологическийтут строительных материалов(57) Использование: обработка отверстий дорнованием, поверхностное упрочнение, обработка длинноме рных деталей. Сущность изобретения: на деталь воздействуют осевым(51) 6 В 24 В 39/02 амплитуд каждого деформирующопределяют из р(11 - 11 пах н 1 с) 1 щ 1 н н к где - "и1 шаксоответственно максимальное и минимальное значения амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении 1-го деформирующего элемента самоходного инструмента; ",- наибольшая амплитуда воздействия; 1 = 1,2,3, - порядковый номер деформирующего элемента (и секции), начиная со стороны заготовки, в которой необходимо обработать отверстие;количество деформируюших элементов самоходного инструмента. Продолжительность максимального и минимального воздействий на деталь в радиальном направлении опред жения гад. щах иИзобретение относится к области машиностроения, в частности, к способам для обработки отверстий, и может быть использовано для обработки длинномерных деталей.Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение износостойкости путем равномерного распределения припуска между секциями самоходного инструмента.Указанная цель достигается тем, что в способе обработки отверстий дорнованием, на деталь воздействуют осевым и радиальным усилием с помощью самоходного инструмента, по меньшей мере, с тремя деформирующими элементами с несимметричной кромкой, воздействие на деталь в осевом направлении осуществляют каждым из деформирующих элементов последовательно таким образом, чтобы в любой момент времени элементы, воздействующие на деталь в осевом направлении, базировались на элементы, воздействующие на деталь в радиальном направлении, а продолжительность осевого воздействия определяют из выражения(1)где 1 - продолжительность осевого воздействия каждого деформирующего элемента самоходного инструмента;и3 - целое положительное число, которому кратно количество деформирующих элементов:Т - период воздействия, равный циклу работы инструмента;а воздействие на деталь в радиальном направлении каждым последующим деформирующим элементом осуществляют с изменяющимися амплитудами, где максимальное и минимальное значения амплитуд каждого деформирующего элемента определяют из выражений;1 вах н К 1 в и н К (3) где ,и .,- соответственно максимальное и минимальное значения амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении 1-того деформирующего элемента самоходного инструмента;"- наибольшая амплитуда воздействия;1=1-2 Е порядковый номер деформирующего элемента (и секции), начиная со стороны заготовки, в которой необходимо обработать отверстие;Е - количество деформирующих элементов самоходного инструмента;причем продолжительность максимального и минимального воздействия на деталь в радиальном направлении определяют извыражений: гад, вах и (4)и - 1,угад. в 1 а и (5)где (,(в,- продолжительность соответственно максимального и минимального воздействия на деталь в радиальном направлении каждого деформирующего элемента самоходного инструмента; при этом воздействие на деталь в осевом направлении и минимальное воздействие на деталь в радиальном направлении осуществляют одновременно.Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что воздействие на деталь в радиальном направлении каждым последующим деформирующим элементом осуществляют с изменяющимися амплитудами, где максимальное и минимальное значения амплитуд каждого деформирующего элемента определяют из выражений:аЯ "-Ы где ,и .- соответственно максимальное и минимальное значения амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении 1-го деформирующего элемента самоходного инструмента:"- наибольшая амплитуда воздействия:1,2,3 Е - порядковый номердеформирующего элемента (и секции), начиная со стороны заготовки, в которой необходимо обработать отверстие: Е - количество деформирующих элементов самоходного инструмента; причем продолжительность максимального и минимального воздействия на деталь в радиальном направлении определяют из выражений:П 1,угад.вах П гад,в 1 а игде 1,и 1- продолжительность соответственно максимального и минимального воздействия на деталь в радиальном направлении каждого деформирующего элемента самоходного инструмента; при этом воздействие на деталь в осевом направлении и минимальное воздействие на деталь в радиальном направлении осуществляют одновременно.При воздействии на деталь в радиальном направлении каждым последующим деформирующим элементом самоходного инструмента с изменяющимися амплитудами где максимальное(выражение 1)и минимальное ( выражение 2), значения амплитуд определяют в зависимости от порядкового номера деформирующего элемента и их количества, 1823345суммарный припуск на обработку ( разность между диаметром обработанного отверстия и его диаметром до обработки) равномерно распределяют между секциями вибродорна. Из конструктивных соображений, а также явления насыщения используемых магнитострикционных преобразователей секций самоходного инструмента амплитуда воздействия на деталь его деформирующими элементами не может превышать некоторое значение ь . При обработке, согласно известному способу-прототипу большая часть припуска на обработку, приходится на деформирующий элемент первой секции. Так как припуск на обработку составляет часть от наибольшей амплитуды воздействия на деталь деформирующими элементами а радиальном направлении, равномерное распределение припуска на обработку между секциями вибродорна (их деформирующими элементами), когда при последовательном движении инструмента величина воздействия каждого последующего деформирующего элемента на любую точку обрабатываемого отверстия равномерно увеличивается и тем самым каждая секция производит свою часть (пропорциональную общего количества деформирующих элементов) обработки, суммарный припуск на обработку за один проход при помощи самоходного инструмента может быть увеличен, что дает возможность повысить степень упрочнения обработанного поверхностного слоя и расширяет технологические возможности способа обработки, обеспечивая обработку более жестких, более прочных по сравнению с прототипом материалов.Равномерное распределение припуска на обработку между секциями вибродорна позволяет также повысить его износостойкостьпо сравнению с прототипом за счет равномерного распределения нагрузок между секциями, резкого уменьшения износа деформирующего элемента первой секции, достижения равномерного износа всех деформирующих злементов.Равномерное распределение припуска на обработку между секциями самоходного инструмента обеспечивается тем, что каждый деформирующий элемент воздействует на деталь в радиальном направлении с максимальным или минимальным значением амплитуды определяемым из заявляемых выражений (2) и (3), из которых следует, что часть приходящегося на данный элемент припуска обратно пропорциональна их количеству в вибродорне, а максимальная амплитуда последующего деформирующего элемента равна минимальной амплитуде предыдущего. Для этого на магнитострикционные преобразователи радиальных колебаний всех секций вибродорна подают соответствующие импульсы (1 регулиров кой величины которых и достигают необходимого значения амплитуд.При этом воздействие на деталь в радиальном направлении с максимальной амплитудой ( выражение 2) в течение ( (выражение 4) осуществляется для фиксирования секций от возвратных перемещений при подаче импульсов (в те моменты, когда секция не перемещается и импульсы 1 на эту секцию не подаются. В В остальные моменты времени. т.е. одновременно с воздействием на деталь в осевом направлении в течение 1(выражение 1) и перемещение при подаче импульсов 1 на эту секцию, на нее подаются также импульсы 1 вызывающие одновременное воздействие в радиальном направлении с минимальной амплитудой (выражение 3) в течение выражение 5) и в эти моменты секции производят обработку отверстия. Таким образом все существенные отличительные признаки в комплексе обеспечивают достижение цели изобретения.На фиг. 1 изображен продольный разрез самоходного инструмента (вибродорна); на фиг. 2 - графическое изображение последовательности и величины импульсов, вызывающих соответствующие воздействия на деталь, а также их распределения по секциям; на фиг. 3 - графическое изображение импульсов, подаваемых на одну секцию; на фиг. 4 - графики определения максимальных и минимальных амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении для некоторых самоходных инструментов.Способ реализуется с помощью инструмента, включающего трубное основание 1 с набранными на него секциями, каждая из которых состоит из кольцевого магнитострикционного преобразователя радиальных колебаний 2 с закрепленным на нем деформирующим элементом 3, параллельных магнитострикционных преобразователей осевых колебаний 4, для удобства сборки заключенных в сепаратор 5 и крепежных колец 6, а также пружинные элементы (например, тарельчатые пружины) 7 отделяющие секции друг от друга и присоединенные одной стороной к магнитострикционным преобразователям осевых колебаний 4, и шайбу 8 и гайки 9, навинчснные на резьбу трубного основания 1 и служащие для предварительного сжатия секций.Способ реализуется следующим образом. От внешнего источника импульсов - генера 1823345тора через центральное отверстие трубного основания 1 напряжения с определенной частотой импульсов подают на секции. Подача периодических импульсов осуществляется последовательно с различной продолжительностью, начиная с первой секции, расположенной со стороны заготовки, в которой необходимо обработать отверстие, причем величина импульсов 1 подаваемых на каждую секцию, изменяется, вызывая соответствующее и пропорциональное изменение амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении каждого последующего деформирующего элемента, регулировкой величины которых достигают необходимых минимальных и максимальных значений амплитуд определяемых для каждой секции самоходного инструмента в зависимости от порядкового номера и количества деформирующих элементов ( и секций) из выражений;= (-); , , =:Период (Т), равный циклу работы инструмента разбит на три равные части (так как для данного устройства и = 3).В первой трети периода импульсы 1 продолжительностью 1/3 периода подают на обмотки магнитострикционных преобразователей осевых колебаний 4 секции 1, которые, удлиняясь, перемещают остальные элементы этой секции, преодолевая силу упругости пружинных элементов 7 и отталкиваясь от зафиксированных от возвратных перемещений соседних секций 11 и 111 на магнитострикционные преобразователи радиальных колебаний 2 которых в это время подаются импульсы 1 продолжительностью 1/3 периода и определенной величины, что вынуждает деформирующие элементы 3 этих секций увеличивать свой диаметр с амплитудой , воздействовать на деталь в радиальном направлении и тем самым фиксировать секции 11 и 111 от возвратных перемещений. При этом на остальных обмотках секций 11 и 111 импульсов нет. Одновременно импульс 1,подают на магнитострикционный преобразователь радиальных колебаний 2 перемещающейся секции 1, деформирующий элемент 3 которой при этом воздействует на деталь в радиальном направлении с амплитудой ",и производит обработку отверстия.Во второй трети периода перемещается секция 11 за счет подачи импульсов 1 на обмотки ее магнитострикционных преобразователей осевых колебаний 4, имеющая в этот момент времени минимальный диаметр, т.к. на обмотки ее магнитострикционного преобразователя радиальных колебаний 2 подается импульс 1 и ее деформирующий элемент 3 воздействует на деталь в радиальном направлении с амплитудой а секции 1 и 111 увеличивают свой диаметр при подаче соответствующих импульсов 1 р д Опреде ленной величины на обмотки их магнитострикционных преобразователей радиальных колебаний 2 с амплитудой воздействуют на деталь в радиальном направлении и тем самым фиксируются от возвратных перемещений.В третьей трети периода перемещается секция 111 за счет подачи импульсов 1 на преобразователи ее осевых колебаний 4, имеющая в этот момент времени минимальный диаметр, т.к. на обмотки ее магнитострикционного преобразователя радиальных колебаний 2 подается импульс 1 и ее деформируюший элемент воздействует на деталь в радиальном направлении с амплитудой , а фиксируются от возвратных перемещений секции 1 и 111 за счет подачи соответствующих импульсов 1 определенной величины на преобразователи их радиальных колебаний 2, что вынуждает деформирующие элементы 3 этих секций воздействовать на деталь в радиальном направлении с амплитудой ,.Последующие три секции работают параллельно трем первым, но подаваемые на преобразователи их радиальных колебаний 2 соответствующие импульсы 1, изменяются по величине, вынуждая деформирующие элементы 3 этих секций в необходимый момент времени воздействовать на деталь в радиальном направлении с амплитудой или с, определяемой для каждой секции в зависимости от ее номера. Таким образом, за счет периодической подачи определенных импульсов, деформирующие элемент каждой секции воздействуют на деталь в радиальном направлении с максимальной амплитудой ь тахв течение " " " в остальной части периода (Т), в течениедеформирующие элементы каждой секции воздействуют на деталь в радиальном направлении с минимальной амплитудой е при этом одновременно они воздействуют на деталь также и в осевом направлении, цикл работы инструмента во взаимодействии секций между собой и стенками обрабатываемого отверстия повторяется так, что при последовательном перемещении каждой секции обеспечивается результирующее перемещение самоходногоинструмента, и тем самым обработка детачи, а за счет задания изменяющихся амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении каждого последующего деформирующего элемента, при постоянных амплитудах воздействия на деталь в осевом направлении обеспечивается и необходимое равномерное распределение припуска на обработку между секциями самоходного инструмента.В качестве примера конкретного выполнения заявляемого способа обработки отверстий дается осуществление способа с помощью самоходного инструмента (вибродорна) аналогичного вышеописанному (количество деформирующих элементов Е = б; число п = 3).От внешнего источника импульсов генератора напряжение с определенной частотой импульсов 1 = 22000 Гц подают на секции вибродорна в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 1. Весь период подачи импульсов Т = 1/ = 1/22000 = 4,510 с, равный циклу работы инструмента, разбит на три равные части.В первой трети периода перемещается секция 1 за счет подачи импульсов в течение 1 3-51,5 ф 10 с на магнитострикционные преобразователи осевых колебаний 4, оттачкиваясь от зафиксированных от возвратных перемещений соседних секций 11 и 111, при этом деформирующий элемент 3 секции 1 имеет минимальный для нее диаметр и воздействует на деталь как в осевом, так и в радиальном направлении, так как на ее магнитострикционный преобразователь радиальных колебаний 2 одновременно подают импульс 1 , а амплитуда равна Секции 11 и 111 увеличивают диаметры свих деформирующих элементов 3 за счет подачи в это же время импульсов в течение - Т=1,510с на их магнитострикционные преобразователи радиальных колебаний 2 такой величины, чтобы пропорциональные им амплитудывоздействия на деталь в радиальном направлении деформирующих элементов 3 этих секций были равны предварительно определяемым по заявляемым выражениям (2) и (3). При этом (1 - 11= 1 ОО О = О; 1 щ 1 п н6-- 100 0,333 = 33,3(мкм);Г 2 11 аах н 6 -- 1000,5 = 50,0(мкм) 31 111 в 1 п н 6считая для простоты вычислений наибольшую амплитуду воздействия н=100 мкм,Во второй трети периода перемещаетсясекция 11 за счет подачи импульсов в течение1, - Т = 1,510- 5с на маги итострикционные преобразователи осевых колебаний 4, имеющая в этот момент минимачьный для нее диаметр, т.е. на обмотки ее магнитострикционного преобразователя радиальных колебаний 2 подают импульс 1 и ее деформирующий элемент воздействует на детачь как в осевом, так и в радиальном направлении с амплитудой вОт возвратных перемещений в это время фиксируются секции 1 и 111, диаметры деформирующих элементов 3 которых увеличиваются за счет подачи в это же время импульсов 1,в1-Т = 1,510- йтечение с на их магнитострикционные преобразователи радиачьных колебаний 2 такой величины, чтобы пропорционачьные им амплитуды , воздействия на деталь в радиачьном направлении были равны предварительно определяемым заявляемым выражениям (2) и (3).При этом:2- 1100 О, 167 = 16, 7(мкм);1 а 1 п н- 100 О, 167 = 16,7(мкм);1 аах3- 100 0,5 = 50,0(мкм);111 вах нВ третьей трети периода переремещается секция 111 за счет подачи импульсов в- Т = 1, 5 101 - 5течение 3на магнитострикционные преобразователи осевых колебаний 4, имеющая в этот момент минимачьный для нее диаметр, т.к. на обмотки ее магнитострикционного преобразователя радиальных колебаний 2 подают импульс 1 и ее деформирующий элемент 3 воздействует на деталь как в осевом, так и в радиальном направлении с амплитудой . От возвратных перемещений фиксируются в это время секции 1 и 11, диаметры деформирующих элементов 3 которые увеличиваются за счет подачи в это же время импульса 1,в- Т=1,510течение 3на их магнитострикционные преобразователи радиальных колебаний 2 такой величины, чтобы пропорционачьные им амплитуды воздействия на деталь в радиальном направлении были равны предварительно определяемым по заявляемым выражениям (2) и (3).При этом1 Ча 1 п 100 0,5 = 50( 1 Чв дл секции: 5 - 1- 100 0,667 = -- 100 О, 883 = 8 Чв 1 и 66,7(мкм) Чвах 3(мкм); ии БРЕТЕНИЯ ОРМУЛА ИЗ О а продолж ельность ыраженаправлен воздействи п пределяют осево к и радиалного ин ия 1 ос идеформиричнойосевом ность ого воздеиирующего элемента; положительное число, ество деформирующих из дефотельноэлементосевомменты,вия, равныйтличающийс работ тем,3-11000,333 = 33,3(мкм); 100 фО, 167 = 16,7(мкм); 21- 1 11 аах н 6 За весь период подачи импульсов Т-5 4,5 ф 10 с на магнитострикционные преобразователи продольных колебаний 2 каждой секции подают импульсы 1 общей продол- -Т = -Т = 1, 510 с 1 1 -з и 3на магнитострикционные преобразователи радиалъных колебаний 4 каждой секции подаются импульсы 1,общей продолжиТ=-Т=З10 с,Последующие три секции самоходного инструмента работают параллельно и аналогично трем первым, но подаваемые на преобразователи их радиальных колебаний 2 соответствующие импульсы 1, таковы, что вынуждают деформирующие элементы 3 этих секций в необходимый момент времени воздействовать на деталь в радиальном направлении с пропорциональной им амплитудами , и , определяемыми для деформирующего элемента каждой секции в зависимости от ее порядкового номера по заявляемым выражениям (2) и (3) и равной:- 100 фО, 667 = 66, 7(мкм);4 рмирующего элемента пято для деформирующего элемента шестой об обработки отверстий дорнованием, ором на деталь воздействуют осевым ьным усилием посредством самоходструмента, по меньшей мере, с тремя рующими элементами с несимметкромкой, воздействие на деталь в направлении осуществляют каждым рмирующих элементов последоватак, чтобы в любой момент времени ы, воздействующие на деталь в направлении, базировались на элевоздействующие на деталь в ради 6-1100 О, 833 = 83,3(мкм)6аг6)- 100 1,0 = 100(мкм); Период подачи импульсов и цикл работы самоходного инструмента повторяется через 4,5 ф 10 с и при взаимодействии секций между собой и стенками обрабатываемого отверсгия последовательное перемещение каждой секции обеспечивает результирующее перемещение вибродорна при равномерном распределении припуска между секциями и тем самым обработку детали, что при задании изменяющихся амплитуд воздействия, на деталь в радиальном направлении каждого последующего деформирующего элемента, предварительно определяемых по заявляемым формулам по сравнению с прототипом позволяет расширить технологические возможности и повысить износоустойчивость самоходного инструмента,Результаты определения по заявляемым выражениям (2) и (3) амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении деформирующих элементов некоторых самоходных инструментов по отношению к максимальной сведены в таблицу,Выполнение обработки отверстий при помощи самоходного инструмента по заявляемому способу, сохраняя все достоинства прототипа в части обеспечения прямолинейности обрабатываемого отверстия при минималъных габаритах оборудования, надежности устройства и его работы а также производительности позволяет по сравнению с базовым объектом-прототипом расширить технологические возможности, обеспечивая возможность обработки с большими на 30-50 припусками, и в 5-6 раз повысить износостойкость самоходного инструмента. где 1 - продолжителствия каждого деформи3 - целоекоторому кратно количэлементов;Т - период воздеы инструмента, 18233451314что, с целью расширения технологических возможностей за счет повышения степени упрочнения и повышения износостойкости путем равномерного распределения припуска между секциями инструмента, воздействие на деталь в радиальном направлении каждым последующим деформирующим элементом осуществляют с изменяющейся амплитудой, максимальное и минимальное значения которых для каждого деформирующего элемента определяют из выражений-. - 4 "- . где , и и- соответственно максимальное и минимальное значение амплитуд воздействия на деталь в радиальном направлении 1-того деформирующего элемента;- наибольшая амплитуда воздействия,1-1,2,3,1 с - порядковый номер деформирующегоэлемента, начиная со стороны заготовки;1 с - количество деформирующих элементов,а продолжительность максимального и минимального воздействия на деталь в радиальномнаправлении определяют из следующихсоотношений:т, =т- - т,и - 1 -1рад.фах и раа.аи иФгде 1 и 1- продолжительностьсоответственно максимального и минимального воздействия на деталь в радиальномнаправлении каждого деформирующего элемента, при этом воздействие на деталь восевом направлении и минимальное воздействие в радиальном направлении осуществляют одновременно.