Деформирующий инструмент для накатывания с одновременной правкой деталей

 

Изобретение относится к машинои приборостроению при обработке валов с прямолинейной образующей для правки и накатывания. Цель изобретения - повышение качества обработанных деталей Ролик 7 выполнен из трех накатных элементов. Два крайних элемента выполнены в виде дисков 1 и 2 высокой жесткости, которые имеют радиусный профиль, напрессованы на ось 3 и разделены втулкой 4. Средний накатной элемент имеет меньшую жесткость - на втулку 4 напрессовано кольцо 5 из упругого материала, например резины, а на него надето тонкостенное стальное кольцо 6 Ролик самоустанавливается по образующей детали 7 При обкатывании вогнутой поверхности вала (положение II) работают диски 1 и 2, осуществляя интенсивное ППД поверхности . При обработке выпуклой поверхности (положение I) в связи с упругостью среднего элемента интенсивность ППД резко уменьшается За счет этой разницы ППД идет процесс правки 8 з п ф-лы, 3 ил , 1 табл (л 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 24 В 39/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4690982/27 (22) 11.05.89 (46) 07,10.91, Бюл. ¹ 37 (71) Новгородский политехнический институт (72) В.Н.Емельянов (53) 621.423.77(088.8) (56) Кудрявцев П,П, Новые способы правки валов. — Машиностроение, 1986, N2,,с,,19—

20, (54) ДЕФОРМИРУЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

ДЛЯ НАКАТЫВАНИЯ С ОДНОВРЕМЕННОЙ ПРАВКОЙ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится v, машино- и приборостроению при обработке валов с прямолинейной образующей для правки и накатывания. Цель изобретения — повышение качества обработанных деталей. Ролик

„„Я2„, 1682141 А1 выполнен из трех накатных элементов. Два крайних элемента выполнены в виде дисков

1 и 2 высокой жесткости, которые имеют радиусный профиль, напрессованы на ось 3 и разделены втулкой 4, Средний накатной элемент имеет меньшую жесткость — на втулку 4 напрессовано кольцо 5 из упругого материала, например резины, а на него надето тонкостенное стальное кольцо 6, Ролик самоустанавливается по образующей детали 7. При обкатывании вогнутой поверхности вала (положение II) работают диски 1 и

2, осуществляя интенсивное ППД поверхности, При обработке выпуклой поверхности (положение I) в связи с упругостью среднего элемента интенсивность ППД резко уменьшается. За счет этой разницы ППД идет процесс правки. 8 з.п, ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1682141 (2) (3) Изобретение может быт, использовано в любой отрасли машина- и.приборостроения при правке наружных поверхностей вращения с прямолинейной образующей с одновременным накатыванием, Цель изобретения - повышение качесгва обработанных деталей, На фиг.1 представлена общая схема воздействия инструмента на обрабатываемую деталь; на фиг,2 — ролик со средним упругим элементом; на фиг.З вЂ” то же, средний элемент выполнен в форме пустотелой тонкостенной замкнутой полости, заполненной упругой средой, Ролик (фиг.2) состоит из двух накатных дисков 1 и 2 весьма:.:;ысокой жесткости, напрессованных на Ось 3, Диски разделяет втулка 4, на которун> напрессовано кольцо

5, изготовленное из упругой резины с высокой жесткостью, На кольцо.5 напрессована тонкостенное стальное кольцо 6. Диаметры дисков 1 и 2 и кольца б равнь1. В накатном приспособлении предусмотрена самоустановка ролика па образующей обрабатываемой детали 7, Приспособление с роликом устанавл1лвают в начале обраба гы ваемай поверхности и создают усилие накат вания Р, например, пружиной. Детали 7 сообщают вращение ролику — осевую подачу S. Ролик, вращаясь от детали 7, производит ПГ Д ее поверхности, На фиг.3 показан вариант ролика, срецний накатной элемент которого выполнен в форме пустотелой замкнутой тонкостенной полости 8, заполненной упругой средой 9, При обкатывании обрабатываемой детали все описанные ролики последователь. но занимают относительно нее три характерных поло>кения (фиг,1), При этом усилие накатывания Р будет по-разному распределяться на накатные элементы ролика, Пример, Необходима выправить вал диаметром Оз = 65 мм (Рз = 32, 5 мм), длиной

d = 700 мм, Максималы-ая сжидаемая величина его прогиба F = 0,35 мм, Конструктивна принимаем диаметр ролика Ог = 60 мм (R2 = 30 мм).

Для повышения эффективности процесса правки радиусы профилей крайних накатныхх дискОв R1 следует и ри нимать минимально возможными, Принимаем радиусы поафилей крайн;пх накатных дисков равными между собаи:

R1 == 1 мм.

Глубину упрочненнаго слоя а подсчитываем по формулам

/ () 5

m =-1+ 007р;

1 1+1+1

P R1 RZ Ra где Р— усилие накатывания на ролике;

0m — предел текучести материала обрабатываемой детали, p — приведенный радиус кривизны.

Рассмотрим вначале работу ролика по фиг.1, Принимаем; усилие накатывания

Р = 1520 xr = const; расстояние между крайними профилями ролика I! = 220 мм, тогда f

- 0,04 мм. Принимаем жесткости роликов одинаковыми.

При обкатывании вогнутой поверхности вала (положение И на фиг,1) усилие Р распределяется на два крайних элемента поровну, Глубина наклепанного слоя а1, ра читанная по формулам (1) — (3), составит а1 = 3,05 мм.

При обкатывании выпуклой поверхности детали (положение l) усилие Р полностью передается через средний накатный элемент. Однако, так как он выполнен цилиндрическим, то в формуле (3) слагаемое

1/R1 обращается в ноль, а глубина наклепаннога слОЯ а2 = 2,19 MM а1 > аа.

Когда вал в процессе обкатывания выпрямителя полностью или изначально окажется не искривленным, усилие Р (положение ill) распределится равномерно на все три профиля. В этом случае аз = 1,27

MM.

Рассмотрим работу ролика по фиг,2.

Принимаем те >ке исходные данные, что и в предыдущем примере. КрОме того, выбираем следующие величины жесткостей: жесткость нагружающей пружины, создающей усилие накатывания Р,j = 100 кгlмм, жесткость крайних накатных элементов j1 = 60000 кг/мм, жесткость среднего элемента jz = 40000 кгl мм.

При обкатывании вогнутой поверхности вала, как и в предыдущем примере а1 = 3,05 мм:

При Обкатывании выпуклой поверхности вала в связи с пониженной жесткостью среднего накатного элемента его радиус Rz иска>кается и увеличивается до R 2. Принимаем R p = 90 мм. Тогда а р = 1,72 мм, l. = 1

При определенном соотношении жесткостей jl и jz, расстояния 1и прогиба вала f при обкатывании выпуклой поверхности вала она может прийти в соприкосновение со всеми тремя профилями, Тогда а 2 = 1,27 мм.

После того, как вал в процессе правки выпрямится, усилие накатывания Р распределится между накатными элементами неравномерно, так как jl Ф р. Известно, что

1682141

)=— у

Перепишем зто уравнение для накатных элементов в виде

Р, =у@ для СНЭ вЂ” в виде

Р2 = nJ2

Поделим почленно уравнения друг на друга:

Р1 У1 J1

Р2 У2 J2 (7) (4) крайних (5) (6) (5) и (6) Кроме того, очевидно, что

2Р1+ Р2 = Р.

Решая совместно систему уравнений (7} и (8), находим силы Р1 и Р2. В нашем случае

P1 = 345 кг, P2 = 830 кг. аз=1, 27 мм.

Анализируя данные таблицы, видим, что, наибольшая величина К у ролика с тремя профилями, когда J» J2. Следовательно, эффективность процесса правки и качество обработки в последнем случае наивысшие.

При эффективность растет с увеличением разницы между)1 и J2.

Предлагаемыми роликами можно обрабатывать валы с прямолинейной образующей, например, цилиндрические или конические, причем в поперечном сечении вал может быть не круглым, а, например, эллипсным и т.п, Обработку вала можно вести одним или несколькими роликами, которые располагают по окружности вала. При этом каждый ролик должен нагружаться упругим элементом (например, пружиной) и иметь возможность самоустановки по образующей детали.

Формула изобретения

1, Деформирующий инструмент для накатывания с одновременной правкой деталей типа вала, содержащий три накатных элемента, из которых два крайних выполнены в виде соосных дисков с одинаковой жесткостью равного диаметра со скругленным

5 профилем, а средний — e виде диска с прямолинейной образующей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества обработанных деталей, средний накатной элемент выполнен с жесткостью, равной

10 или меньшей жесткости двух крайних накатных элементов, при этом диаметры всех накатных элементов равны.

2, Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что средний накатной элемент вы15 полнен упругим.

3. Инструмент llo п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что средний накатной элемент выполнен из резины, 4, Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и й20 с я тем, что средний накатной элемент выполнен из полиуретана.

5. Инструмент по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен металлической обечайкой, смонтированной на упругом

25 среднем элементе. б. Инструмент поп,1. отл и чаю щ ийс я тем, что средний накатной элемент выполнен пустотелым в виде тонкостенной оболочки.

30 7. Инструмент по пп.1 и 6, о т л и ч а ющ и и сятем,,что средний накатной элемент заполнен упругой средой, 8, Инструмент по п.1, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что крайние накатные элементы

35 выполнены со скруглениями одинакового радиуса, 9. Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что крайние накатные элементы выполнены со скруглениями разного радиу40 са.. юг. /

8,3

Составитель (. Смирнов

Редактор Н. Лазаренко Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т. Палий

Заказ 3370 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101