Способ поверхностной обработки отверстий пластическим деформированием

 

Сущность изобретения: обработку производят инструментом, содержащим деформирующий элемент, выполненный в виде пружины, заневоленной от скручивания с двух сторон упорами, при этом перед обработкой каждой ступени отверстия, деформирующий элемент настраивают на размер обработки путем его осевого сжатия, а величину осевого сжатия L определяют в соответствии со следующим соотношением L n/t - t2 -2jr2D(Ad -H) , где t - шаг витков элемента в несжатом состоянии, мм; D - наружный диаметр деформирующего элемента перед обработкой, мм; Ad- разность диаметров обрабатываемых ступеней отверстия, мм; п - количество витков деформирующего элемента; i - величина натяга, обеспечивающего деформирование обрабатываемой поверхности, мм. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 24 В 39/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800677/27 (22) 11.03.90 (46) 07.07.92. Бюл,%25 (71) Липецкий политехнический институт (72) С.К.Амбросимов и И.И.Шацких (53) 621.928.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 579077, кл; В 21 0 41/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР й. 1409443, кл. В 24 В 39/04, 1988.

{54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ. ОТВЕРСТИЙ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ (57) Сущность изобретения: обработку производят инструментом, содержащим деформирующий элемент, выполненный в виде пружины, заневоленной от скручивания с

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для чистовой калибрующей обработки гладких и мультиразмерных (ступенчатых) цилиндрических отверстий.

Известен способ, который применяется для обработки отверстий прошиванием.

Известен также способ обработки отверстий, при котором повышение точности обработки достигается за счет того, что инструмент, содержащий шток, кольцевой деформирующий элемент и механизм настройки на размер, в зависимости от колебания натяга автоматически увеличивает или уменьшает натяг на деформирующий элемент, выполненный в виде тора.

„„Я2„„1745532 А1 двух сторон упорами, при этом перед обработкой каждой ступени отверстия, деформирующий элемент настраивают на размер обработки путем его осевого сжатия, а величину осевого сжатия L определяют в соответствии со следующим соотношением

-.I — Ф г иа7+ l. витков элемента в несжатом состоянии, мм;

D — наружный диаметр деформирующего элемента перед обработкой, мм; Л d — разность диаметров обрабатываемых ступеней отверстия, мм; n — количество витков деформирующего элемента; i — величина натяга, обеспечивающего деформирование обраба- а тываемой поверхности, мм, 3 ил.

Однако максимальное увеличение натяга, т.е. увеличение диаметра сплошного деформирующего кольца. может составить Л лишь несколько микрометров в зоне упру- Ch) гой деформации торового элемента.

Таким образом, влияние этого способа на изменение точности обрабатываемого > отверстия составит не более тысячных долей миллиметра и, кроме того, его практически невозможно применить для обработки мультиразмерных ступенчатых отверстий..

Описанный способ является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем

1745532 обработки отверстий со ступенчато изменяющимся диаметром.

Поставленная цель достигается тем, что обработку производят деформирующим элементом, выполненным в виде пружины, с двух сторон заневоленной от скручивания упорами, при этом изменение натяга осуществляют обработкой каждой ступени путем осевого сжатия деформирующего элемента, а величину сжатия определяют в зависимости от величины разности диаметров обрабатываемых ступеней Лd и натяга 1, обеспечивающего деформирование поверхности отверстия, L=n(t- t 2 D(ha+i) где t — шаг витков элемента в несжатом состоянии;

D — наружный диаметр деформирующего элемента после установки ее с натягом на оправку;

n — количество витков деформирующего пружинного элемента.

На фиг.1 изображен инструмент, общий вид; на фиг.2 — схема обработки мультиразмерных (ступенчатых) отверстий; на фиг.3— схема к расчету параметров регулировки режимов способа.

Способ поверхностной обработки отверстий пластическим деформированием осуществляется деформирующим элементом, установленным на прошивке (фиг,1), которая состоит из оправки 1, на которой с небольшим натягом установлен деформирующий пружинный элемент 2 с винтовой рабочей поверхностью, а также смонтирована с зазором задняя направляющая втулка 3, регулировочная гайка 4 с круговой шкалой, повернутая на резьбовой конец оправки 1, Правый конец оправки является передней направляющей прошивки, а на левом выполнена лыска с нанесенной на нее продольной шкалой, которая находится в окне втулки 3. На правом торце передней найравляющей и на левом торце задней направляющей установлены упоры 5 и 6,с которыми соответственно контактируют левый и правый концы пружинного деформирующего элемента, Втулка 3 установлена на шпанке 7, что дает воэможность только осевого перемещения втулки относительно onраева 1. Диаметр передней и задней направляющих выполняют равным наименьшему диаметру обрабатываемого отверстия. Диаметр деформирующего пружинного элемента, установленного с натягом на оправке, должен быть равен наименьшему диаметру обрабатываемого отверстия или превышать его на величину минимального натяга iM«, при котором можно производить выглаживание (I«< =

=0,04 ... 0,08 мм).

Способ осуществляют следующим об5 разом.

Перед обработкой ступени наименьшего диаметра гайку 4 (фиг.4) накручивают на резьбовой участок оправки, перемещая относительно лыски с нанесенной на нее шка10 лой на величину L<, устанавливаемую по продольной и круговой шкалам и определяемую по формуле

L>=n(t- t 2к Di ), где t — шаг пружины;

D — диаметр деформирующего пружинного элемента после установки его с натягом на оправку;

1 — дополнительный йатяг на деформирующий элемент, обеспечивающий деформирование отверстия; и — количество витков пружинного элемента.

При этом втулка 3 перемещается в осевом направлении относительно оправки 1 и сжимает деформирующий пружинный элемент в осевом направлении на величину L>. Шаг между витками пружины становится равным t> (фиг.2), Последний в результате сжатия увеличивается в диаметре на величину i дополнительного натяга, необходимого для

30 выглаживания. После этого производится прошивание поверхности ступени наименьшего диаметра. В процессе прошивания со стороны обрабатываемой поверхности на спиральную поверхность деформирующего пружинного элемента действует радиальная сила, стремящаяся уменьшить его диаметр за счет скручивания, т,е. увеличения первоначального количества витков элемента. При этом упоры 5 и 6, с которыми

40 контактируют концы пружины, перемещаются относительно друг друга только в осевом направлении за счет шпонки 7, препятствуя скручиванию элемента.

45 После выхода деформирующего пружинного элемента в зону следующей ступени большего диаметра, оставляя пружинный элемент в крайнем положении у торца обработанной ступени (фиг.2), произ50 водят настройку.на новый размер большего диаметра аналогичным способом. Гайку 4 (фиг.1) накручивают на резьбовой конец оправки на величину L, устанавливаемую по шкалам, нанесенным на лыске оправки и гайке от нулевого деления, определяемую по формуле

- - 7:яРов5+ ).

1745532

- с,. - (в

Применение предлагаемого способа, осуществляемого устройством прошивкой с деформирующим пружинным элементом, позволяет обрабатывать не только мультиразмерные отверстия с закрытыми-поверхностями, но и снизить номенклатуру инструмента при обработке гладких цилиндрических отверстий, т.е. одним инструментом обрабатывать отверстия нескольких

5 типоразмеров, что определяет возможность использования способа в серийном производстве.

Пример. Способ обработки реализуют при выглаживании втулки прошиванием.

Параметры детали:-материал — сталь 20, диаметр первой ступени 40 мм, диаметр второй ступени 40,7 мм, диаметр третьей ступени 40 мм; Диаметр пружинного элемента при посадке с натягом 40,05 мм, ко5 личество витков 3, шаг 30 мм, Первая и третья ступени обрабатываются при затяжке гайки на 1,95 мм, при этом дополнительный натяг составляет 0,05 мм, суммарный натяг 0,1 мм. Вторая ступень обрабатывается при затяжке гайки íà 37 8 мм, Формула изобретения

Способ поверхностной обработки отверстий пластическим деформированием, включающий установку и последующее проталкивание через него деформирующего элемента с изменяемым в зависимости от изменения диаметра отверстия натягом, обеспечивающим деформировайие обраба-

0 тываемой поверхности, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обработки отверстий со ступенчато изменяющимся диаметром, обработку производят деформирующим элементом, выполненным в виде пружины с.двух сторон заневоленной от скручивания упорами, при этом изменение натяга осуществляют перед обработкой каждой ступени путем осевого сжатия де0 формирующего элемента, а величину сжатия определяют исходя из соотношения

При обработке поверхностей ступеней отверстий, расположенных в обратном порядке по величине диаметра, т.е. вначале 1 большего, а затем наименьшего, регулировку прошивки на размер можно производить в описанном порядке, а также в обратном описанному порядке.

Формулы для определения величин L> и 2

L выводятся исходя из фиг.3, на которой изображены развертка витка пружинного элемента в ненагруженном ЛАВС и в сжатом ЛАВ С! положениях. При этом АВ

=AB> = — длина одного витка пружины, 2

АС = л D — длина окружности диаметром D при ненагруженном пружинном элементе, АС = zt01= л02 — длина окружности элемента диаметрами 01, 02 под нагрузкой при сжатии его соответственно на величины L>, 3

L, ВС = t — шаг пружинного элемента в ненагруженном состоянии, В1С1 = tq, t2 — шаг пружинного элемента в нагруженном состоянии при сжатии его соответственно на величины L1, !. 3

b, АВС и ЛАВ!С! — прямоугольные треугольники.

АВ2 = ВС2+ АС2.

AB > = В1С1 + AC) или 4 !

2 2.+ (0)2. (1) ! =тг +(Ю02) . (2)

При сжатии всего пружинного элемента на величину L каждый виток его деформируется в осевом направлении на величину 4 ц — t2, т.е. ! = n(tq - t2), (3) где и — количество витков пружинного элемента.

Приравняв уравнение 1 и 2, получим 5 т +m D =т2 +л 02, (4)

02=0+ Лб+!; (5)

t2=t-! /П. (6)

Подставив выражения (5) и (6) в уравнение (4); получим

t +>20 =(- — ) + я О + 2,л0(Лб+ !)+ и

+(д !+!)2

L= n(t55 где Л d = бг - б! (фиг.2) —. разность между диаметрами обрабатываемой и наименьшей ступени.

При этом пружинный элемент увеличивается в диаметре на величину Л d + i, что позволяет ему выглаживать ступень диаметром d2.

Затем прозводят обработку части отверстия диаметром d2 проталкиванием прошивки до выхода инструмента из отверстия или до упора его в торец следующей ступени меньшего диаметра с!з (фиг.2).

После преобразований и решенеия квадратного уравнения относительно !, пренебрегая выражением (Ь б + !) ввиду малой величины, получим где L — величина осевого сжатия деформирующего элемента, мм;

t — шаг витков деформирующего элемента в несжатом состоянии, мм;

1745532

6иг /

Составитель С.Амбросимов

Техред M. Моргентал Корректор M.Äåì÷èê

Редактор И.Горная

Заказ 2353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

0 — наружный диаметр деформирующего элемента перед обработкой, мм;

Лб — разность диаметров обрабатываемых ступеней, мм; и — количество витков деформирующего элемента;

1 — величина натяга, обеспечивающего деформирование обрабатываемой поверх5 ности,