Устройство для упрочнения деталей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, имеющее корпус, в котором установлен с возможностью вращения диск с сепаратором и упрочняницими элементами, а также привод вращения диска в виде приводного вала и электродвигателя , о т л и ч а ю щ ве с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения эффективности упрочнякяцей обработки , устройство снабжено центральной шестерней, закрепленной в корпусе дополнительньм приводным валом, связанным с электродвигателем и имеющим кривошип с опорой, в которой с возможностью вращения размещен приводной вал диска с закрепленной на нем шестерней , а также поводком с установлен ными на осях промежуточной шестерней и блоком двух шестерен, одна из которых связана с центральной шестерней, а другая - через промежуточную тестер ню - с гаестерней на приводном валу диска, причем поводок установлен § на дополнительном приводном валу с W возможностью поворота и фиксации в двух положениях.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЦМ

РЕСПУБЛИК

0% 01) Ч15Р В24В 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЗФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCNOMV СЕИДатиПьствм >ВВВ 4

t (21) 3645074/25-27 (22) 20.09.83 (46) 07.05.85. Бюл. Ф 17 (72) М.М.Кулаков (53) 621.923.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 368993, кл. В 24 В 39/02, 1973.

Коновалов Е.Г. и др. Чистовая и упрочняющая ротационная обработка поверхностей. М., "Высшая школа", 1968, с. 271-275. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ

ДЕТАЛЕЙ, имеющее корпус, в котором установлен с возможностью вращения диск с сепаратором и упрочняющими элементами, а также привод вращения диска в виде приводного вала и электродвигателя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расшйрения

% технологических возможностей и повышения эффективности упрочняющей обработки, устройство снабжено центральной шестерней, закрепленной в корпусе, дополнительным приводным валом, связанным с электродвигателем и имеющим кривошип с опорой, в которой с возможностью вращения размещен приводной вал диска с закрепленной на нем mecтерней, а также поводком с установленными на осях промежуточной шестерней и блоком двух шестерен, одна иэ которых связана с центральной шестерней, а другая — через промежуточную шестерню — с шестерней на приводном валу диска, причем поводок установлен на дополнительном приводном валу с возможностью поворота и фиксации в двух положениях.

080

f 1154

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для упрочнения и обработки деталей поверхностнопластическим деформиронанием.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей и повышение эффективности упрочняющей обработки.

Эта цель достигается тем, что устройство для упрочнения деталей, имеющее корпус, в котором установлен с возможностью вращения диск с сепаратором и упрочняющими элементами, а также привод вращения диска в виде приводного нала и электродвигателя, снабжено центральной шестерней, закрепленной в корпусе, дополнительным приводным валом, связанным с электродвигателем и имеющим кривошип с опорой, в которой с возможностью вращения размещен приводной вал диска с закрепленной на нем шестерней, а также поводком с устанонленны" ми на осях промежуточной шестерней и блоком двух шестерен, одна из которых связана с центральной шестерней, а другая— через промежуточную шестерню — с шестерней на приводном валу диска, причем поводок установлен на дополнительном приводном валу с возможностью поворота и фиксации в двух положениях.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для упрочнения деталей; на фиг. 2 — кинематическая схема устройства для получения эпициклоиды, на фиг. 3 — схема взаимодействия упрочняющего элемента с поверхностью дета-. ли при движении его по двухарочной эпициклоиде; на фиг. 4 — то же, при четырехарачной эпициклоиде; на

AHI, 5 — кинематическая схема устройства при переналадке устройства на движение .упрочняющих элементов по гипоциклоиде; на фиг. 6 — схема взаимодействия упрочняющего элемента е отверстием (деталью) при четырехарочной гипоциклоиде; на фиг. 7— то.же, при движении упрочняющего элемента по трансформированной в окружность гипоцнклоиде; на фиг. 8— схема взаимодействия упрочняющего элемента с плоской поверхностью при возвратно-поступательном движении по трансформированной в прямую линию гипоциклоиде; на фиг. 9 — то же, взаимодействие с валом при его движении по укороченной эпициклоиде; на фиг. 10 — то же, при движении по укороченной гипациклоиде; на фиг. 11сечение А-А на фиг. 1.

Устройство .для упрочнения деталей смонтировано в корпусе 1 и содержит диск 2 с сепаратором 3 и упрачняющими элементами 4. Диск 2 жестко с помощью

5 шпанки и гайки с шайбой закреплен на валу 5 и.получает вращение от электродвигателя 6 через цилиндрический редуктор 7, к выходному валу которого эластичной муфтой 8 присоединен

t0 дополнительный приводной вал 9, проходящий через осевое отверстие в неподвижно закрепленной в корпусе 1 центральной шестерни 10 и снабженной кривошипам 11 и поводком 12.

15 Кривошип 11 имеет опору, в которой вращается приводной вал 5 с шестерней 13, а поводок 12 — опору, в которой с воэможностью вращения установлен вал I4 блока шестерен 15

20 и 16, и гнездо для крепления оси 17 промежуточной шестерни 18 ° Повадок

12 установлен на валу 9 с возможностью перестанонки в новую позицию (фиг. 11) и закрепляется винтом 19, 25 входящим в соответствующее отверстие

20 или ?1 на валу.

Зубчатая передача, включающая шестерни 10, 15, 16, 18 и 13, валы

9, 14 и 5 и поводок 12, предназначе30 на для вращения упрочняющих элементов 4 относительно оси вала 5 (по стрелке o(), а кривошип 11 на валу 9для вращения упрочняющих элементов относительно оси вала 9 (по стрел35 ке и ) соосно с которым установлена обрабатываемая деталь 22, При закреплении устройства на суппорте токарного станка или на другом станке оно может перемещаться по оси обра4О батываемой детали (по стрелке С) .

Устройство работает следующим образом.

Крутящий момент от электродвигателя 6 через редуктор 7 и муфту 8

45 передается дополнительному приводному валу 9, который через посредство поводка 12 вовлекает во вращение относительно сваей оси блок шестерен 15 и 16. Ведомая шестерня 15 блока при

О этом перекатывается по центральной шестерне 10 и приводит но вращение вал 14 с шестерней 16, которая через промежуточную шестерню 18 .и шестерню

13 вращает вал 5 с диском 2 и упрочняющими элементами 4. Одновременно через посредство кривошипа 11 диск 2 поворачивается относительно вала 9 .или оси обрабатываемой детали 22. В результате сложения двух движений

3 11 упрочняющий элемент 4 совершает сложное циклоидальное движение.

При работе по схеме фиг. 2 упрочняющий элемент 4 движется в плоскости поперечного сечения детали по эпициклоиде. Направления вращения кривошипа 11 и радиуса диска 2 совпадают, Направляющая и образующая окружности представляют собой траектории вращения кривошипа с центром в т.0 и радиуса диска с центром в т.1 при угле поворота кривошипа = 0 (исходное положение).

Число арок эпициклоиды зависит от передаточного числа зубчатого механизма, т.е. от отношения частоты вращения диска 2 и частоты вращения кривошипа 11.

При соотношении частот rn = 2 и совпадении направлений вращения каждый упрочняющий элемент диска движется по траектории двухарочной эпициклоиды (фиг. 3) и дважды за один оборот приводного вала 9 вступает во взаимодействие с поверхностью детали.

При соотношении частот tn = 4 взаимодействие бывает четырехкратным (фиг. 4), В т. 1 упрочняющий элемент имеет наибольшую скорость взаимодействия с поверхностью детали и малый угол атаки. Скорость зависит от числа М и соотношения радиуса кривошипа и радиуса диска (соответственно е и е ). .Угол атаки также зависит от этих величин (фиг. 3 и 4); при увеличении угол атаки возрастает, поскольку возрастает крутизна арки. Следовательно, имеется возможность управлять скоростью взаимодействия и углом атаки, т.е. улучшить технологические воэможности и эффективность работы устройства. Диск, как правило, оснащается большим числом упрочняющих элементов, поэтому эа один оборот приводного вала 9 по поверхности детали в одном сечении будет нанесено ударов Йу я п где n — - число упрочняющих, элементов.

Точки взаимодействия распределяются на поверхности детали равномерно,,если упрочняющие элементы в процессе движения не сдвигаются на ободе диска

Предлагаемое устройство яе требует обязательного вращения детали, поскольку вращающийся диск обкатывается по обрабатываемой поверхности вкруговую.

54080

Таким образом, рекомендуется обрабатывать большегабаритные детали или детали находящиеся в собранном виде, в узле.

Использование целочисленных и рациональных значений может вызвать опасение подвергнуть многократному упрочнению одни и те же .участки поверхности детали. Для предупреждения

t0 этого явления передаточное число rn должно быть иррациональным, например т = 3,33 (3), которое получается при соотношении частот вращения радиуса диска и кривошипа 10:3. В этом случае эпициклоида является разомкнутый бесконечной, и повторные удары. одного и того же упрочняющего элемента никогда не будут приходиться на один и тот же участок поверхности. Пере20 даточное число m изменяют в приводе устройства путем подбора шестерен

10, 15 16 и 13. Другая картина взаимодействия упрочняющего элемента с поверхностью детали наблюдается при их

25 движе нии по гипоциклоиде.

Переналадка привода устройства для сообщения упрочняющим элементам движения по гипоциклоиде производится следующим образом.

Промежуточная шестерня 18 (фиг. 1) крепится на поводке 12 а сам поводок установлен на валу 9 с воэможностью поворота в новое положение (фиг. 5), 30 для чего ослабляют винт t9 и поворачивают поводок 12 вместе с блоком шестерен 15 и 16 и промежуточной шестерней 18 по чертежу против часо35 вой стрелки до зацепления шестерни 18 меняется на противоположное относительно вращения кривошипа t 1, а эпициклоида трансдюрмируется в гипоциклонду. Одновременно изменяется скорость взаимодействия и возрастает

45 угол атаки, деформация более круто направляется в тело детали, снижается продолжительность взаимодействия, размеры и форма .отпечатка.

На фиг. 6 представлена схема обработки детали при движении упрочняющего элемента по гипоциклоиде при п 4. При м 3 имеет место трехарочная гипоциклоида, при е 3,33 (3) — разомкнутая бесконечная гипоциклоида. Сравнение Фиг. 4 и 6 показывает, что в случае гипоциклоиды угол атаки больше,, а продолжительность взаимодействия я длина отпечат50

55 с шестерней 13 на валу диска 2. При

40 .этом направление вращения диска 2

1154080 ка уйеньйаются,: т.е. путем замены закона движения по эпидиклоиде на гипоциклоиду можно регулировать режимы обработки детали и достигать более высокой эффективности использования устройства.

При tn 1 по схеме фиг. 5 (движение по гипоциклоиде) траектория движения упрочняющего элемента трансформируется в окружность. Плоские !О поверхности рекомендуется;упрочнять, ( если заменой шестерен установить, в = 2 (фиг. 7) . В этом случае гипоциклоида вырождается в диаметр большей окружности, а упрочняющий элемент f5 (лучше тор) движется прямолинейно возвратно-поступательно. При упрочнении отверстий наиболе целесообразно применять схемы, изображенные на фиг. 3, 4, 6 и 7, где показано . 20 функционирование устрой тва в широком диапазоне режимов обработки при равенстве радиусов кривошипа и вращения центра шарика. На фиг. 6 дополнительно показан вариант использования этой 25 схемы для обработки вала. Однако он имеет недостаток, состоящий в том, что эффективность обработки вала резко снижена, поскольку при этой схеме упрочняющий элемент наносит - . Зб только один удар за оборот кривошипа, а остальные арки траектории оказываются холостыми. Кроме того, требуется вращать вал.

Указанные недостатки устраняются 35 при использовании движения упрочнянхщих элементов по укороченным эпи- и гипоциклоидам, которые получаются, если радиус кривошипа больше радиуса вращения центра упрочняищего элемента, например шара, ролика, (фиг. 9 и 10), здесь выполняется условие е,. > е . Реализуется это путем замены на валу 5 диска 2 на диск меньшего диаметра. При этом необходимо иметь в виду, что размер

r диска выбирается с учетом размера вала и длины кривошина.

При движении упрочняющего элемента по четырехарочной укороченной эпициклоиде (фиг. 9) деталь (вал) помещена в центр вращения кривошипа.

Упрочняющий элемент также четыре раза за оборот наносит удары по валу, но под большим углом атаки. Угол атаки уменьшается при переходе на укороченную гипоциклоиду (фиг. 10).

При. укороченных эпи- и гипоциклоидах также необходимо использовать иррациональные значения передаточного отношения. Схемы устройства при tn= 4 использованы для более наглядной и понятной демонстрации преимуществ предлагаемого изобретения.

Таким образом, за счет упрочняющих деталей. использование предпагаемого устройства расширяются его технологические возможности за счет обработки одним устройством с переналадкой деталей типа отверстия и вала, без дополнительного вращения детали или непосредственно,в узле машины, повышается эффективность упрочняющей обработки поверхностей вращения за счет регулирования угла атаки и продолжительности взаимодействия упрочняющего элемента с деталью.

Траектория Иажения центра шара

НОП а руж аль

1154080

1154080

Траекворк д5имеяя иаира шара

Траеквория 65иженияценера шара

Tpct&rmopunдбижекииаеквра шара(punu uf

l 154080

Траекаория дбижения иенпра шаРа ружюжло

Напрабвяющ

4 аеам(I154080

Траектория 06иженим центра шара

Юаарайжю агру.ммосюь

Фи8. N

Составитель В. Кузнецов

Техред Т.Дубинчак

Редактор И. Дербак

КоРРектоР О, Луговая

Подписное

Заказ 2587!12

Тираж 769

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4