Способ многоинструментальной чистовой обработки деталей типа вала

 

Использование: обработка металлов давлением, поверхностное пластическое деформирование. Сущность изобретения: деталь устанавливают в центрах токарного станка и сообщают ей вращение вокруг своей оси. Деформирующие элементы прижимают к обрабатываемой поверхности с заданным усилием. Точки приложения деформирующих элементов располагают на поверхности детали, ограниченной,полуцилиндром . Плоскость расположения деформирующих эЛёмв йтов наклонена относительно продольной оси детали. Угод наклона упомянутой плоскости устанавливают меньше 90°, но больше 80°. 2 ил.

,, Ы„, 1756124 Al союз советских социалистических

РЕСПУБЛИК (51)5 В 24 В 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ff 1 r)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

Изобретение относится к технологии гйх деталей сложной геометрии затруднимашиностроения, в частности к способами тельна и требует значительного дополниустройствам, предназначенным для чисто- тельного времени для реализацйи способа с вой обработки металлов поверхйостным точки зрения установки приспособления в пластическим деформированием (ППД) од- начале обработки и затем erо снятия, и так новременно значительным числом .дефор- для каждой детали. мирующих элементов. :. - - ...::: .:,: Наиболее близким по технической сущИзвестны способы и устройства для чи- - ности является сй соб и устройство, опистовой обработки ППД, где используется - санное в книге Л.Г.Одинцов, Справочник,: Я адин, два и более деформэлементов(напри- М Машиностроение, 1987, стр. 207 — 208 мер, Шнейдер Ю.Т. Инструменты для чисто- (рис. 138(a) "Упрочнение и отделка деталей вой " обработки давлением.: Л.: " поверхностным пластическим деформироМашиностроенйе, 1971, с. 24-26, с. 99-103) . - "ванием", где воздействуют расположенныОсновное отличие способов и:уст- ми в одной плоскости, перпендикулярной ройств, описанных в литературе, состоит в оси детали,"на равном- расстоянии один от том, что деформирующие шарики равномер- другого деформирующими элементами, коно по окружности располагаются стрех сто- личество которых 10, осуществляют пророн, охватывая деталь. Поэтому обработка дольную подачу, причем деформирующие таких деталей, KGK, например, коленвалы, элементырасполагаютвзамкнутомручье,а распредвалики, хвостовики клапанов и дру- привод выполнен в виде кулисы и звездоч1 (21) 4720962/27 . (22) 14.07.89 (46) 23.08.92. Бюл. N 31 (71) Казанский авиационный институт им, А.H.Òóïîëåâà (72) П.Г.Балюра, Г.С.Горшенин и Ю.B.Михайлов (56) Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочн ; M.;

Машиностроение, 1987, с. 207-208, рис.

138а. (54) СПОСОБ МНОГОИНСТРУМЕНТЙОЙ

ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА

ВАЛА

2 (57) Использование: обработка металлов давлением, поверхностное пластическое деформирование. Сущность изобретения: деталь устанавлйвают" в центрах токарного . станка и сообщают ей вращение вокруг своей оси. Деформирувщие элементы прижимают к обрабатываемой поверхности с заданным усилием. Точки приложения деформирующих элементов- располагают наповерхности детали, ограниченной полуцилйндром. Плоскость расположения деформирующих - элеМ е йто в " наклонена относительйо прОДольйой оси детали, Угор..--: наклона упомянутой плоскости устанавливают меньше 900, но больше 800. 2 ил.

1756124

20

30

50

sin ф0- arctg(л D/S,) ки, установленной с возможностью вращения и взаимодействия с шариками.

Однако при использовании этого способа нельзя получить высокую производительность при заданном качестве обработки поверхности, т.к. с увеличением подачи увеличивается расстояние между следами десяти деформэлементов, что ведет к снижению качества. Ограничены технологические возможности обработки деталей сложной конфигурации, например коленвалов, а при небольших изменениях диаметральных размеров детали требуется смена инструментальной головки.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей с одновременным повышением производительности.

Цель достигается тем, что по способу многоинструментной чистовой обработки деталей типа вала на вращающуюся деталь одновременно воздействуют расположенными в одной плоскости на равном расстоянии один от другого деформирую@ими элементами, количество которых состэвляет четное чиоло, и осуществляют продольную подачу, точки приложения деформирующих элементов располагают на поверхности детали, ограниченной полуцилиндром, а плоскость расположения деформирующих элементов наклонена по отношению к продольной оси детали, Угол наклона плоскости расположения деформирующих элементов устанавливают меньше 900, но больше 800.

Анализ источников патентной информации с целью определения соответствия зая влен ного способа критерию

"существенный отличия" показал, что наилучшие известные решения, содержащиеся в научно-технической литературе при сравнении по техническим характеристикам, а именно по производительности за счет обеспечения обработки поверхностей одновременно десятью деформирующими элементами с заданной величиной подачи и расположенными по окружности, хуже предлагаемого решения. Заявленный способ обеспечивает положительный эффект, а в целом предлагаемоЕ техническое рошение соответствует критерию "существенные отличия

На фиг, 1 представлена принципиальная схема взаимного расположения детали

1 в развертке и деформирующих элементов; на фиг. 2 — вид со стороны торца обрабатываемой детали с разрезом по плоскости

ABCDEFPQ, Деформирующие элементы 2 установлены в держателе 3 и поджаты пружинами 4 и далее соединены с болтами 5. Все эти детали вмонтированы в головку 6, которая установлена в корпус 7 и после установки по углу р закреплена болтом 8.

Предлагаемый способ обработки деталей осуществляется следующим образом.

Деталь 1 устанавливают, например, в центрах токарного стенка и сообщают вращение вокруг собственной оси с некоторой окружной скоростью, а деформирующие элементы 2, которые находятся в головке 6 прижимают к поверхности обрабатываемой детали 1 с задайным усилием и сообщают головке 6 поступательное движение вдоль оси детали с некоторой суммарной подачей

Sc мм/об в зависимости от заданной подачи

S на один элемент и их числа 2. Все устройство установлено в суппорт станка.

Деформирующие элементы 2 расположены в головке 6 в одной плоскости fQ, которая составляет с горизонтальной плоскостью острый угол р как этом показано на фиг. 1, где дана развертк* цилиндрической поверхности детали диаметра 0 и точки касания шаровых элементов с деталью обозначены ABCDEFPQ на одной прямой

fQ, Если теперь. провести окружность через точки А и Q диаметра d = AQ, то ее центром будет точка О, Ось устройства ОО (см. фиг, 2) перпендикулярна плоскости чертежа (фиг, 1) и проходит через точку О, вокруг которой и вращается головка 6 при настройке на величину S — подан на один элемент за один оборот детали в мм/об;

Для определения величины угла установки р построим на фиг. 1 два прямоугольных треугольника АаО и Аае с прямыми углами при вершине а, причем сторона Ае параллельна оси детали О и равна S(Z - 1)/2, отсюда

Ае— SZ 1}

Тогда согласно построения

sin ф — e a, Aa = Ae sin 0 = $ х

cl

«(2-1) sin О/2;

Угол подьема винтовой линии, описываемой каждым деформирующим элементом из их числа Z, определится из следующей зависимости

1756124 мм обрабатывали при скорости V = 1,5 мlс:

0,09; 0,11; 0,28 и 0,39 мм/об, статической силе на 8 шариков 210 кгс, диаметрах шариков 10мм, расчетном диаметре d =40 мм и угле

5 <р в пределах 88030, и 83010 в зависимости от подачи.

Производительность обработки определялась по следующей формуле где S = Z $ — суммарная подача всех Z элементов на один оборот детали, Производя преобразования, получим

$ Z — 1 з1п (at.ct лО/Sc

sin p—

Анализируя геометрические построения на фиг. 1 видим, что

10 п=ЯЕЧмм /с, p+g =0 или р =0 — ф

В опытах была получена следующая

Подставляя вместо 0 и р их значения, пол- производительность; учаем а) при одноинструментальной обработке, . y=arct (9D(2 5) . 15 когда 2-1, а 5 = 009 мм/о5 о-009 15=0,135 - 10 мм2/с

g(Z 1),п(„с (ГП/ 5 ) б) при одновременной обработке во-аг 5in с1 . (1) семью шариками

Таким образом, зная величину подачи $, 20 и = 8 0,09 1,5 = 1,03 - 10 мм /с, 3 2 заданной за один деформэлемент, число элементов в устройстве Z, диаметр обраба- Таким образом, повышение производитываемой деталй Dx и диаметр окружности .:тельности в данном конкретном случае доd, на которой располагаются центры край- стигнуто в восемь раз; них элементов, можно по формуле (1) одре- 25 Заметим, что предварительно образцы делить угол р между линией AQ — обрабатывались резанием с Ra = 2,0 — 2 8 расположения вершин деформэлементов 2 мкм, а после обработки их многошариковым с горизонтальной плоскостью. Заметим, что .инструментом высота шероховатостей величина d может приниматься разной 0,5ц ." .уменьшилась на порядок Ra = 0,2 — 0,25 мкм. афиксацияугла р производится винтом 8, 30 При обработке тех же поверхностей одноПри чистовых методах обработки с ше- .. шариковым инструментом была получена роховатостью, соответствующей 8 — 10 клас-:;: такая же шероховатость; т.е. с использовасу, величина максимальной и минимальной нием многоинструментйой обработки качеподач на один элемент колеблется в преде- ":, ство поверхности не ухудшилось. лах 0,05 — 0,2 мм/об, поэтому на основании 35 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я учтенных заданных величин предлагаемый 1. Способ многоинструментной чистоугол р по формуле (1) не может быть мень- - вой обработки деталей типа вала, согласно ше 80 и больше 900, т.е. в пределах 80 — 900, " которому на вращающуюся деталь одновреВ процессе обработки каждый из эле- менно воздействуют расположеййыми-в одментов Z будет описывать на обрабатывае- 40 ной плоскости на равном расстоянии один мой поверхности винтовую траекторию с . .от другого деформирующими элементами, шагом $, а расстояние между траектория- . .- количество которых составляет четное чисми, измеряемое в направлении оси детали ло, и осуществляют продольную подачу, о тл иS или S = S /Z. Если рассматривать работу ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устройства, реализующего способ состоро- 45 производительности и расширения техноны торца детали (см. фиг. 2), то центральный логических возможностей, точки приложеугол между соседними элементами будет ния деформирующих элементов равен 7: . Для одновременной обработки располагают на поверхности детали, ограэлементы2должныиметьсоответствующий ниченной полуцилиндром, а плоскость рас"вылет", обеспеченный болтами. 50 положения деформирующих элементов

Для опробования способа по критерию наклонена по отношению к продольной оси производительности было изготовлено уст- детали ройство согласно разработанных чертежей . 2. Способ по и 1, отличающийся для одновременной обработки поверхности тем,что угол наклона плоскости, расположевосемью шариками. Образцы из стали 55 ния деформирующих элементов устанавли30х13 и 40х диаметром 80 мм и длиною 300 вают меньше 900, но больше 800, 1756124

Составитель М. Иванова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Слободеник

Редактор Заказ 3051 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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