Инструмент для поверхностного деформировани

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к инструментам для отделочно-упрочняющей обработки выглаживанием, и может быть использовано при механической обработке деталей методом поверхностного пластического деформирования. Изобретение позволяет повысить качество обработки деталей путем уменьшения

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

ЭИЦ

РЕСПУБЛИК (si)s в 24 в 39/04

ГОсудАРстВенный нОмитет

re ИЗОИЧТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4714308/27 (22) 3 1,05.89 (46) 23.12.91. Бюл. М 47 (71) Пермский политехнический институт и Проектно-конструкторское и технологическое бюро химического маши-.ностроения (72) А.А.Плотников и Г.В.Плотникова (53) 621 ° 923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1174097, кл. В 08 В 1/04, 1984.

„„SU„„1699761 А 1

2. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО

ДЕФОРМИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к инструментам для отделочно-упрочняющей обработки выглаживанием, и может быть использовано при механической обработке деталей методом поверхностного пластического деформирования. Изобретение поэволяет повысить качество обработки деталей путем уменьшения

1699761

35

50

55 деформирования металла на кромках деталей и обеспечения плавного пе1 рехода с необработанной поверхности на выглаженную, расширит ь номенклатуру обрабатываемых деталей и увеличить срок службы инструмента, Инструмент имеет деформирующий элемент

1 в виде призмы с боковой рабочей поверхностью, образованной по лога- 10 рифмической спирали, переходящей в прямолинейный участок. Призма с помощью цапф установлена в корпусе с возможностью поворота вокруг оси цапф. Поворот призмы ограничен регу- 15 лируемым упором 4, перемещение которого производится с помощью рифленой гайки. Установ упора 4 и, соответственно, ограничение поворота

Изобретение относится к машиностроению, а именно к инструментам для отделочно-упрочняющей обработки выглаживанием, и может быть использоцано при механической обработке деталей методом поверхностного пластического деформирования.

Цель изобретения - повышение качества обработки обрабатываемых деталей и расширение технологических возможностей за счет обеспечения обработки деталей из различных материаJlO8, Изменение радиуса происходит при повороте выглаживающего элемента в автоматическом режиме и не Зависит от исполнителя, что исключает влияние субьективного фактора, упрощает обработку и способствует повышению качества выглаживания.

На фиг.1 представлен инструмент для выглаживания в исходном положении, при .котором выглаживающий элемент обращен к обрабатываемой детали плоским участком рабочей поверхности, общий вид, на фиг.2 - то же, в процессе выглаживания, когда выглаживающий инструмент самоустановился на заданный рабочий радиус выглаживания на Фиг.3 - профиль выглаживающего элемента, на фиг,4 - вид А на фиг. 1.

Инструмент для деформирования имеет деформирующий элемент 1, выполненный в виде призмы с боковой рабоэлемента 1 контролируют с помощью штифта 6 по рискам, нанесенным на корпусе, На данной шкале рисок отмечены значения рабочих радиусов, и непосредственно по ним устанавливают требуемый для конкретной обрабатываемой детали рабочий радиус элемента 1, В корпусе установлена также плоская пружина, прикрепленная к нему двумя винтами, возвращающая элемент 1 в исходное положение ° Жесткость пружины подбирается таким образом, что развиваемое ею усилие не препятствует. повороту призмы в процессе работы, однако достаточно для возвращения ее в исходное положение по завершении обработки. 1 з.п. Ф-лы, 4 ил, чей поверхностью, образованной по логарифмической спирали, переходящей в прямолинейный участок, Призма 1 с помощью цапф 2 установлена в корпусе

3 с,возможностью поворота вокруг оси цапф 2. Поворот призмы ограничен ре- гулируемым упором 4, перемещение которого производится с помощью рифленой гайки 5, Установ упора 4 и соответственно ограничение поворота выглаживающего элемента 1 контролируют с помощью штифта 6 по рискам, нанесенным на корпусе 3. На данной шкале рисок отмечены значения рабочит радиусов и непосредственно по ним устанавливают требуемый для конкретной обрабатываемой детали рабочий радиус деформирующего элемента 1. В корпусе 3 установлена также плоская пружина 7, прикрепленная к нему двумя винтами, возвращающая деформирующий элемент 1 в исходное положение.

Жесткость пружины 7 подбирается таким образом, чтобы развиваемое ею усилие не препятствовало повороту призмы 1 в процессе работы, однако было достаточным для возвращения ее в исходное положение по завершению обработки.

На профиле деформирующего элемента

1 (фиг, 2) рабочая часть АБ образова. на по логарифмической спирали, опи- . сываемой уравнением в полярных координатах

1699761

gg

=ае,k=с ц где а — радиус начальной окружности, с центром s асимптотической 5 точке, е — основание натурального логарифма ", (— угол наклона лучей, выходящих из асимптотической точки; ф. — угол пересечения логарифмической спирали и лучей. выходящих из асимптотической точки.

Рабочая часть АБ профиля боковой 15 поверхности представляет из себя часть логарифмической спирали, начинающуюся с плоского участка А, где радиус кривизны равен 0,5-4,0 мм.

Из всего множества известных в ма- 20 тематике кривых только логарифмическая спираль может иметь на небольшом компактном участке столь широкий диапазон радиусов. Параметры участка А установлены из необходимости обеспечения минимального деформирования кромки обрабатываемой детали. Радиус кривизны участка Б установлен в соответствии с диапазоном радиусов стандартных выглаживателей, обычно 30 применяемых в машиностроении от 0,5 до 4,0 мм. Выглаживающий элемент 1 в процессе работы поворачивается вокруг оси, проходящей через точку G. Максимальный угол поворота АОБ ограничен участками с минимальным радиусом кривизны Б и плоской поверхностью АС.

Инструмент работает следующим образом. 40

Инструмент устанавливают в любую пружинную державку, обеспечивающую упругое прижатие инструмента к обрабатываемой поверхности с заданной силой выглаживания. Исходя из физико-механических свойстB обрабатываемого материала, устанавливают рабочий радиус выглаживания. Для этого вращением рифленой гайки 5 перемещают упор 4 и совмещают штифт 6 с риской на корпусе 3, соответст— вующей выбранному радиусу выглаживания. Затем выводят инструмент на линию торца детали 8 ии, перемещая в направлении поперечной подачи, прижимают его к вращающейся детали 8 с заданной силой выглаживания. l1ppl этом деформирующий элемент 1 находится в исходном положении, при котором он обращен к обрабатываемой поверхности своим плоским участком (фиг. 1) . Далее осушествляют перемещение инструмента вдоль обраба-. тываемой поверхности в направлении продольной подачи. Под действием силы выглажи ва ния деформи рующи и элемент внедряется в поверхностный слой на глубину упругого внедрения при, контактировании с обрабатываемой по": верхностью участками с большими радиусами кривизны и на глубину упругопластического внедрения при контактирввании с обрабатываемой поверхностью участками с меньшими радиусами кривизны, Бследствие такого внедрения элемент испытывает сопротивление при движении по обрабатываемой поверхности в направлении продольной подачи. Сила сопротивления движению направлена в сторону, противоположную направлению продольной подачи, Эта сила производит поворот деформирующего элемента 1 из исходного положения в рабочее и выводит его на заданный рабочий радиус выглаживания. Таким образом, при перемещении по мере удаления от кромки дета" ли происходит поворот деформирующего элемента !. Во время поворота радиус выглаживания плавно уменьшается. При уменьшении радиуса кривизны контактирующих тел уменьшается площадь их контакта,:что вызывает при постоянной силе выглаживания увеличение контактного давления в контактной зоне, Таким образом, предлагаемый инструмент в области кромки детали, конструктивно наиболее слабой, обеспечивает минимальное давление и не вызывает смятия кромки. По мере удаления от кромки давление плавно возрастает и стабилизируется при установлении заданного радиуса выглажи- . вания (фиг.2). В течение всего процесса сила прижима инструмента к обрабатываемой поверхности постоянна, установ инструмента на заданный рабочий радиус выглаживания производится в автоматическом режиме °

По завершении выглаживания поверхности инструмент отводят. от детали, При размыкании контакта выглаживающего элемента с обрабатываемой поверхностью выглаживающий элемент пружиной 7 возвращается в исходное положение.

1699761

Аналогичным образом работает инструмент и при выглаживании цилиндрических поверхностей, к которым предъявляются жесткие требования по обеспечению плавного перехода с невыглаженных участков на выглаженные.

Пример. Производится выглаживание цилиндрических деталей, име- .10 ющик острые кромки, изготовленных из слабозакаленных сталей ч5 и 40Х.

Выглаживающий элемент инструмента .выполнен из твердого сплава Т15К6, профилирование рабочей поверхности произведено на оптико-заточных станках по логарифмической спирали, Кривая профиля рассчитана по Формуле 1 = а е . На выглаживающем элеменвыполнен участок, спирали с мини — 20 мальным радиусом кривизны 1,5 мм, Для получения профиля использованы

/»

И значения а = 1 мм Р =

Инструмент устанавливают в пру-. жинную державку, закрепленную в резцедержателе токарного станка . Обрабатываемые детали имеют исходную шероховатость после шлифования

Rä -- I,25 — 2,05 мкм и микротвер- ЗО дость HV = 220-250 ед.

Выглаживание произведено на режимах: частота вращения шпинделя

215 1/об, продольная подача

0, 05 мм/об, сила выглаживания 150 Н. з5

В качестве СОИ применяют индустриальное масло.

Выглаживание выполнено с кромки детали в соответствии с указанным порядком работы инструмента. 40

После обработки указанным инструментом шероховатость поверхностей составляет R o = О, 16-0, 24 мкм, микротвердость йоверхностного слоя HV == 290-315 ед. При этом повреждение 45 кромок деталей не наблюдается.

Аналогичным образом инструментом выполнено выглаживание центральных участков поверхностей деталей. На профилеграммах участков захода инструмента на поверхность, т.е. в областях перехода с невыглаженной поверхности на выглаженную, переходный уступ вытесненного металла отсутствует, вид микропрофиля плавный, постейенно переходящий со шлифованного на характерный выглаженный, Инструмент позволяет повысить качество обработки деталей за счет устранения деформации кромок и обеспечения плавного перехода с необработанной поверхности на выглаженную, Наличие широкого диапазона рабочих радиусов расширяет технологические возможности инструмента при обработке различных материалов различной твердости, Инструмент отличает повышенный срок службы за счет введения в работу неизношенных участков профиля при изменении положения инструмента по высоте относительно центров станка.

Формула изобретения

1. Инструмент для поверхностного деформирования, содержащий смонтированный на оси в корпусе с возможностью поворота и взаимодействия с упором деформирующий элемент, выполненный в виде призмы с криволинейной рабочей поверхностью, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества обрабатываемых деталей и расширения технологических возможностей за счет обеспечения обработки деталей из различных материалов, деформирующий элемент подпружинен к упору, à его криволинейная рабочая поверхность выполнена в виде логарифмической спирали, переходящей в прямолинейный участок.

2 ° Инструмент по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что упор выполнен регулируемым.

1699761 аг. Ф

Составитель Г. Смирнов

Редактор О.Головач Техред M.Äèäüïñ Корректор Л,Патай

Заказ 4429 Тираж Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 191