Инструмент для совмещенной обработки деталей резанием и поверхностно-пластическим деформированием

 

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке и может быть использовано при обработке торцовых поверхностей деталей машин на станках с системой автоматического регулирования. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения предела регулировочного перемещения вершины деформирующего элемента путем использования осевой динамической грузоподъемности подшипника. Комбинированный инструмент содержит корпус и размещенные в нем последовательно режущий и деформирующий элементы, а также опору, установленную с возможностью взаимодействия с деформирующим элементом, и нагружающий механизм в виде упругого элемента и винтовой пары. Инструмент снабжен пяткой. Опора выполнена в виде радиально-упорного подшипника. Механизм нагружения установлен с возможностью взаимодействия с наружным кольцом подшипника. Пятка размещена между силовым упругим элементом и вышеуказанным кольцом. В процессе обработки осуществляют стабилизацию упругих отжатий технологической системы, что позволяет повысить точность обработки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК (51) 5 В 24 В 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К A BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4397554/31-27 (22) 28.03.88 (46) 23.03.90. Бюл. № 11 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) Я. М. Сургунт и А. М. Довгалев (53) 621.923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1194658, кл. В 24 В 39/00, 1984. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СОВМЕЩЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ РЕЗАНИЕМ

И ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАСТИЧЕСКИМ

ДЕФОРМИРОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к отделочноупрочняюшей обработке и может быть использовано при обработке торцовых поверхностей деталей машин на станках с системой автоматического регулирования. ЦелЬ изобретения —, повышение точности за счет увеличения предела регулировочного переИзобретение относится к отделочноупрочняющей обработке поверхностей инструментами, расположенными односторонне к детали, и может быть использовано при обработке торцовых поверхностей деталей машин на станках, оснащенных системой автоматического регулирования.

Цель изобретения — повышение точности обработки за счет увеличения предела регулировочного перемещения вершины деформирующего элемента путем использования осевой динамической грузоподъемности подшипника.

На чертеже представлен предлагаемый инструмент.

Инструмент содержит корпус 1 и установленные в нем последовательно режущий

2 и деформирующий 3 элементы. Деформирующий элемент 3 опирается на радиально-упорный подшипник 4, имеющий жесткую

„.ЯУ„„Ы51 2 А1

2 ме щения вершины деформ ирую щего элемента путем использования осевой динамической грузоподъемности подшипника. Комбинированный инструмент содержит корпус и размещенные в нем последовательно режущий и деформирующий элементы, а также опору, установленную с возможностью взаимодействия с деформирующим элементом, и нагружаюший механизм в виде упругого элемента и винтовой пары. Инструмент снабжен пяткой. Опора выполнена в виде радиально-упорного подшипника. Механизм нагружения установлен с возможностью взаи% модействия с наружным кольцом подшипника. Пятка размещена между силовым упругим элементом и вышеуказанным кольцом.

В процессе обработки осуществляют стабилизацию упругих отжатий технологической системы, что позволяет повысить точность обработки. 1 ил. (связь с корпусом 1 инструмента. Инструмент снабжен устройством осевого нагружения внешнего кольца 5 подшипника 4, выполненным в виде силового упругого элемен- © та 6, пятки 7, упорного подшипника 8 и винтовой усиливающей пары, содержащей ф ( винт 9 и гайку 10. Силовой упругий элемент 6 торцом 11 взаимодействует посредством пятки 7 и упорного подшипника 8 с внешним кольцом 5 радиально-упорного подшипника 4, а торцом 12 — с опорной поверхностью 13 винта 9. Винт 9 имеет маховик 14.

Станок оснащен системой автоматичес- ф кого регулирования, выполненной в виде датчиков Дi, Д, сравнивающего 15, задающего !6, усиливающего 17 устройств и исполнительного механизма 18.

Корпус 1 инструмента закрепляют в резцедержателе 19, а датель 20 — в патроне (или центрах) станка.

1551525

20

50

3

Внешнее кольцо 5 подшипника 4 нагружают осевым усилием, равным половине осевой динамической грузоподъемности применяемого подшипника, для чего поворачивают маховик 14 по часовой стрелке и сжимают упругий силовой элемент 6. Требуемое усилие нагружения внешнего кольца 5 подшипника возникает вследствие активной деформации упругого силового элемента 6 и передается через пятку 7 и упорный подшипник 8.

Осевую динам ическую грузо подъем ность применяемого подипника определяют с учетом приведенной нагрузки:

1 ! р=(Х ° V F„+Y F ) К6.К, (1) где Р— приведенная нагрузка;

Х и Y — коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузок;

V — коэффициент вращения (1,2) при вращении наружного кольца;

К вЂ” коэффициент безопасности (1,1);

К; — температурный коэффициент (i );

C-р1гь — динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу;

Р.. =„—. — допустимая приведенная нагрузС

7е ка; (2) (— постоянный коэффициент (3);

1.— расчетны и ресурс (1 млн, об) .

Из выражения (!) легко определить осе-. вую динамическую грузоподъемность применяемого подшипника (приравняв выражения (1) и (2) и сделав соответствующие преобразования): — (Х 1г) К/К-,+(F ) Кб Q

К !

"" ) Ф вЂ” 1- К,-К., где F — осевая динамическая грузоподъемность радиально-упорного подипника.

Инструмент работает следующим образом.

Детали 20 сообщают вращение, а инструменту — движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности.

Первым вступает в работу режущий элемент 2, снимая установленный на обработку припуск t и формируя поверхность (профиль) детали предварительно. Затем в работу вступает деформирующий элемент 3, выполняющий основную и окончательную функцию формообразования поверхности детали за счет пластического перемещения

«лишнего» металла из зоны деформирования (зоны обработки).

В момент вступления в работу деформирующего элемента 3 с гомощью датчиков

Д и Д измеряют размер динамической настройки деформирующего элемента. Измеренное значение этой величины, преобразоВанное в э. 1ектрический сигнал, поступает в сравнивающее устройство 15 системы автоматического регулирования станка, где сигнал сравнивается с эталонным, поступающим из задающего устройства 16, Скгпгл рассогласования (положительный или отрицательный) усиливается в устройстве 17 и поступает в исполнительный механизм

18. Последний согласно сигналу рассогласования поворачивает маховик !4 го часовой или против часовой стрелки, обеспечивая соответственно увеличение осевого нагружения внешнего кольца 5 подшипника (вплоть до величины осевой динамической грузоподъемности применяемого подшипника) или уменьшение осевого !:àãðóæåíèÿ подшипника 4, приближая усилия сколь угодно близко к нулю, нс при этом не допуская разрыва контакта между внешним кольцом 5 подшипника, пяткой 7, упорным подшипником 8, упругим силовым элементом 6 и опорной поверхностью 13 винта 9.

При увеличении осевого нагружения внешнего кольца 5 подшипника д формирующий элемент 3 внедряется в материал обрабатываемой детали„уменьшая расстояние Л между вершиной деформируемого элемента

3 и базовой поверхностью дстали 2G. При уменьшении усилия нагружения внешнего кольца 5 подшипника расстояние А между вершиной деформирующего элемента 3 и базовой поверхностью детали 20 увеличивается.

Таким образом, для компенсации сигналов рассогласования каK положительных, так и отрицательных, одинаковых по величине, необходимо обеспечить нейтральное положение вершины деформирующего элемента 3 относительно базовой поверхности детали 20.

Очевидно, что такое положение деформирующего элемента 3 можно обеспечить, нагрузив внешнее кольцо 5 усилием, равным половине осевой динамической грузоподъемности применяемого подшипника, так как в противном случае можно обеспечить компенсацию сигнала рассогласования практически только одного знака — или отрицательного, или положительного, что не позводит полностью компенсировать всю. погрешность размера динамической настройки деформирующего элемента 3 и приведет к потере точности деформкрования поверхности.

Пусть в процессе обработки получен положительный сигнал рассогласования, т.е. вершина деформирующего элемента 3 удалена от базовой поверхности на некоторую величину р (Ь вЂ” текущая величина погрешности размера динамической настройки деформирующего элемента 3) . Исполнительный механизм согласно знаку и величине сигнала рассогласозания поворачивает винт 9 по часовой стрелке, обеспечивая перемещ".нче -порной поверхности 3 справа нале155!525 во (относител но чертежа). При этом упругий силвой элемент 6 начинает сжиматься и увличивает усилие нагружения кольца 5 подшипника 4. Вследствие этого возрастает жесткость кольца 5 подшипника и дефор- 5 мирующии элемент 3 начинает внедряться в поверхность детали 20. При приближении сигнала рассогласования сколь угодно близко к нулю исполнительный механизм

18 прекращает поворот винта 9. При получении отрицательного (по знаку) сигнала рассогласования исполнительный механизм

18 поворачивает винт 9 против часовой стрелки, уменьшая величину деформации упругого силового элемента 6, добиваясь тем самым снижения величины осевого нагружения кольца 5 на требуемую величину. При этом вершина деформирующего элемента 3 удаляется от базовой поверхности детали 20 на величину погрешности размера динамической настройки деформирующего эле лента. При полной компенсации возникшей погрешности размера динамической настройки исполнительный механизм 18 прекращает поворот винта 9.

Пример. Обработка торца детали на станке 1К625, оснан енном специальной системой автоматического регулирования.

В качестве измерительных датчиков применяют известные датчики индуктивного типа, в качестве системы управления (СУ), (ЗУ), (УУ) используют микропроцессор, в качестве исполнительного механизма — шаговый двигатель.

Материал обрабатываемой детали сталь 45 ГОСТ 1050 — 74 (HRC 30), диаметр обработки 300 мм; материал режущего элемента — T! 5Ê6; диаметр шарика 16 мм (ШХ15 HRC 60); исходная точность деталей 10 квалитет СТ СЭВ 144 — 75.

Режимы обработки: скорость вращения детали 90 м/мин; осевая подача инструмента 0,15 мм/об; глубина резания 0,6 мм; 40 усилие деформирования 1800 Н.

В качестве опоры деформирующего элемента используют шариковый радиальноупорный подшипник 36 103.

Осевую д:".íàìè÷åñêóþ грузо:I(д1 емнолг подшипника определя:

F = 350 кг.

1/2 F„=175 кг ==- 1750 Н вЂ” — зе..-.;: ина предварительного нагружения внешнего кольца подшипника.

Нижний предел изменения осевого усн IHH нагружения внешнего кольца поди:ипника 0,1 H. Верхний предел осевого нагружения вйешнего кольца подшипника 3500 Б.

Точность обработанных деталей 7 — 8 хвалитет CT СЭВ 144 — 75 при шероховатости поверхности К =0,16 мкм.

Предлагаемый инструмент гозволяет говысить точность формообразования поверхности детали, так как обеспечивает упругое регулирование перемещения вершины деформирующего элемента по отношению к базовой поверхности детали в диапазоне не менее погрешности размера динамической настройки деформирующего элемента.

Формула изобретения

Инструмент для совмещенной обработки деталей резанием и поверхностно-пластическим деформированием, содержащий корпус с размещенными в нем режущим и деформирующим элементами и опорой, установленной с возможностью взаимодействия с деформирующим элементм, а также нагружающий механизм в виде силового упругого элемента и винтовой усиливающей пары. от.гияаюшийся тем, что, с целью повышения точности обработки за счет увеличения предела регулировочного перемещения вершины деформирующего элемента, ок снабжен пятой, при этом опора выполнена в ьиде радиально-упорного подшипника, а механизм нагружения установлен с возможностью взаимодействия с наружным кольцом подшипника, причем пята размещена между силовым упругим элементом механизма нагружения и наружным кольцом подшипника.

1551525

Составитель С. Чукаева

Редактор Н. Тупица Техред И. Верее Корректор М. Максимишинец

Заказ 298 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москв а, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарин-, 101