Инструмент для упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей

 

COiOB COBETCКИХ

СОЦИАЛИС ГИЧЕСК!лх

РЕСПУВПИКГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ."Л

ПРИ ГК1-Г! СССР

K ДВТОРСKDMY .В !ДЕ!ЕЛЬСТЗУ (21) 4754020/27 22) 30.10.89 (46) 15.09.92, Бюл. М 34 (71) Могилевский машиностроите,,ьный институт (72) А.П.Минаков, Н,С,Гарлачов, О,В.Яшу1:, Е.Н.Горлачева и В.В,Нетесин (56) Автарскo8 свидетельство СССР ! ь 841938, кл. В 24 В 39/02, 1978. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УПРОЧНЯЮЩЕ!4

ОБРАБОТКИ BI-IYTPFI- НИХ ЦИЛИНДРИЧ Е СКИХ ПО В Е РХН ОСТЕ !4

57) Использование: 8áðàáîòêà деталей поверхност !ы!л гластическим деформированием. Сущность изобретения: инструмент содерл<ит корпус с осевым каналом, радиа1ьными Отверстиями-соплами, расположенными под углом., отличным от прямого, к оси инструмента, и соплами в торцевой часИзобретение относится к металлообработке, а именно к обработке деталей поверхностным пластическим деформированием.

Известен раскатник для упрочняющей обработки детали методом ППД, содержащий корпус, снабженный внугренней полостью и расположенными на нем дисками, торцы которых обращены друг к другу v o6разует кольцеву;О камеру расширения, служащую для размещения в ней демпф!лрующих шаров, связанную с внутренней полостью корпуса соплами, выполненными на наружной поверхности тангенциально к окружности перемещения

1761452 А1 ти ко,;!Ã! . 88 Оси като

"8Éê!, Д!<ск образует в: .8ст8 с торцом кс рпуса камеру расц!Ирения, в котоосй свобод;о размещены деформиру огцие шары, при !ем торец диска, обращечный к камере з:":-..ширения вь полнен с укло o;; к оси ин8: pó!"-.нта. Инстр;.:.-:81-!т вклю !ает также втулку, псужину и г i5.< .. устан< вле.!ные на коапyсе и паедохр.:-<ня!Ощие ">-. -еь!Падения деФООмиру!Ош 8 ш",) .! пои выао:.,8 инстру,ле та v8 -8 ы обаабс-ки. !!ри подаче рабо.его агента и в..;О::,< 1;истру;ента в зону обработки сжатый соз лук через Осевой KBнал и сопла в корпусе попадает в камеру

ОаС Ы!ЛО8НИя. ЕГО С "У!!. ВОЗДЕЙС1 Вля На Ша рь1, приводят их во вра!цение. 3 з.п, ф-лы, 3 ил, !!ентров демпфиру!О!!!их:.шаров (авт. !". 3 К

512043).

Конструкция дан! ) 0iо инструмента !. е обеспечивает требуемого качества поверхности отверстий диаме! ром менее 30 мм.

Наиболее близким па технической сущности и достигаемому результату к пред лагаемому изабрет8 .-:..ю являетс: инстру 18÷, - которого с цз", û0 па..: ыше!Гия производительнсс- ., т.=-, интенсифи:<ации процесса, отверстия "-:èполнены в кольцах под углам к диаметру расположения центрОВ деформиру!ош. х элементов, пр зтам ось отверстия касат:=-льна к диаметру распо1761452

Fc=-Рм. q ().

D -d /= C0

2 ложения центров деформирующих элементов относительно оси инструмента.

Недостатком этого инс, румек а также является то, что им невозможно качественно обработать поверхности отверстий диаметром менее 30 мм. Указанный недостаток обусловлен тем, что при уменьшении диаметра обрабатываемого отверстия приходится уменьшать и диаметр осевого канала в инструменте, а этот приводи к падению мощности струй воздух, воздействующих на деформирующие элементы, не обеспечивается постоянство шероховатости по всей длине втулки, если на обрабатываемой поверхности имеются выточки для подачи смазки или масляные карманы, Целью изобретения является расширение технологических возмо>кностей за счет обработки отверстий малого диаметра

18...30 мм, Поставленная цель достигается тем, чт„. в известном инструменте для упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей, содержащий корпус с размещенным íà нем диском, кольцевую камеру расширения и свободно размещенные в ней деформирующие элементы, при этом в корпусе выполнен центральный осевой канал для подвода агента, соединенный радиал:,ными отверстиями и соплами с камерой расширения, причем оси сопел расположены под углом к диаметральной пло:.êîñ.ò.è расположения центров деформирующих элементов, согласно изобретению сопла выполнены в торцовой части корпуса, причем торец диска, обращенный к камере расширения выполнен с уклоном к оси инструмента, не превышающим 10, а оси отверстий сопел на торцевой части корпуса выполнены под углом к диаметральной плоскости расположения центров деформирующих элементов в плоскосги, проходящей через ось сопел перпендикулярно к плоскости, касательной к окружности расположения вышеуказанных центров. Кроме того. оси отверстий сопел смещены к оси ин""трумента относительно окружности расположения центров деформирующих элементов на величину, не превышающую радиус деформирующего элемента, а радиальные отверстия выполнены под углом 45„.80" к оси инструмента.

Для доказательства наличия существенных признаков в предложенном инструменте констатируем следующее: анализ известных технических решений из патентных документов и научно-технической литературы показал, что существующим пневмоцентробе>кным инструментом не обеспечивается требуемое качество об5

"р:

Л, 40

Г,5 рабатываемой поверхности отверстий диаметром 18...30 мм из-за низкой мощности, развиваемой приводом, Привод имеет максимальную мощность тогда, когда приведенная скорость на выходе А = 0,2/см, Особенности выбора параметров трубопровода пневмомашин, обусловлены гидравлическими характеристиками подводящей системы. Тогда поиведенный расход

<1 { 1)ю0,3.

Уравнение неразрывности для выходного сечения шланга Еш (центрального канала в корпусе инструмента) и критического сечения сопл Рс имеет вид

Из этого уравнения следует, что максимальную мощ —:ость привод развивает тогда, когда площадь сопл в инсгрументе составляет 0,3 плошади цен;рального канала в корпусе инструмента, а такое соотношение у существующих конструкций пневмораскатников при обработке поверхностей отверстий диаметром 18...30 мм практически обеспечить невозможно, Исходя из этих соображений центральный канал в корпусе инструмента выполняется соизмеримым с диаметром обрабатываемого отверстия, а функцию второго диска выполняет непосредственно торец корпуса, в котором имеются сопла, выполненные под углом к диаметру расположения центров деформирующих элементов. По авт, св. М 841938 интенсификация г,роцесса обработки выполняется за счет подачи рабочего агента через отверстия в дисках, образующих кольцевые камеры. По оси этих отверстий имеют угол наклона лишь в одной плоскости, способствующей увеличению скорости вращения дефор ирующих элементов, а, следовательно, и центробе>кных сил, Но при обр" áîòêå отверстий диаметоом 18...30 мм этого недостаточно для обеспечения требуемого качества обработанных поверхностей, При обработке lо верхностей малого диаметра значительно уменьшается. удельное давление деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность из-за уменьшения их массы (из конструктивных сообщений шары имеют меньший радиус) и окружной скорости.

Окружная скорость определяется по зависимости

1761452

25

40

50 где в — угловая скорость шара, 0 — диаметр обрабатываемого отверстия, d — диаметр шара.

Из этой зависимости следует, что чем меньше радиус отверстия обрабатываемой поверхности тем меньше окружная скорость деформирующих элементов, а следовательно, и удельное давление их на обрабатываемую поверхность, С целью увеличения радиальной составляющей силы действующей на обрабатываемую поверхность при контакте с ней деформирующих шаров ось сопп на торце корпуса расположена под углом у к продольной оси инструмента. Это позволяет увеличить радиальную составляющую сил деформирования, так как воздушный поток, действующий на шар, имеет направление от оси инструмента к периферии.

Оси выходных отверстий сопл смещены относительно диаметра расположения центров деформирующих элементов на величину, не превышающую радиус деформирующего элемента к оси инструмента. Такое смещение необходимо с целью увеличения радиальной составляющей сил деформирования. Так как оси сопл расположены под углом к продольной оси инструмента, то при расположении оси выходных отверстий сопп на линии центров деформлрующих элементов воздушный поток будет действовать на деформирующий шар сверху и уменьшать тем самым радиальную составляющую сип деформирования, т.е. воздушный поток будет как бы отталкивать шары от обрабатывающей поверхности, и, при расположении оси отверстий сопл ниже диаметра центров деформирующих элементов на величину, превышающую радиус деформирующего элемента воздушный поток будет проходить ниже шаров и тем самым уменьшать скорость их вращения.

При рекомендуемом расположении оси выходных отверстий сопл воздушный поток будет воздействовать непосредственно на шары снизу и тем самым увеличивать радиальную составляющую сил деформирования, не снижая окружной скорости шаров, Радиальные отверстия сопла выполнены под углом к оси инструмента, отличным от прямого.

При обработке отверстий малого диаметра, например, диаметром 18 мм, при применении деформирующих шаров 5 мм диаметр цилиндрической части корпуса, на которую устанавливается диск, образующий с торцом корпуса камеру расширения, будет всего 6 мм. Центральное отверстие в нем в лучшем случае составляет 2 мм при толщине стенки также 2 мм, При выполнении в этой цилиндрической части корпуса сопл диаметр которых не менее 1,5 мм сделает инструмент неработоспособным, так как площадь отверстий сопл {выходное отверстие) больше площади входного отверстия и, соответственно, в камере расширения не будет создаваться необходимого давления. Поэтому предлагаемое расположение радиальных отверстий сопл под углом позволяет соединить камеру расширения непосредственно с осевым каналом корпуса и сделать инструмент работоспособным.

Радиальные отверстия — сопла, исходя из конструктивных соображений, выполняют под углом к оси инструмента, отличным от прямого и находящимся в пределах

45...80О.

В связи с тем, что на деформирующие шары действуют потоки воздуха с одной стороны, они прижимаются к торцу диска, следовательно выполнение его под прямым углом к оси инструмента уменьшает радиальную составляющую сил, действующих на обрабатываемую поверхность. Поэтому торец диска. образующего кольцевую камеру расширения, выполнен под углом не превышающим 10 к оси инструмента в направлении воздействия воздушного потока с целью увеличения радиальной составляющей сил, действующих на обрабатываемую поверхность, На основании изложенного следует, что предлагаемый инструмент обладает существенными отличиями, позволяющими достичь поставленную цель.

На фиг. 1 изображен инструмент, разрез. на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг.

3 — сечение Б-Б на фиг. 2.

Инструмент состоит из vopnyca 1, снабженного осевым каналом 2, радиальными отверстиями-соплами 3, расположенными под углом а к оси корпуса и соплами 4 на торцевой части корпуса 1, которые расположены под углом р к диаметру расположения центров деформирующих элементов в плоскости, проходящей через ось сопла и расположенной параллельно относител to оси инструмента, а также под углом у в плоскости, расположенной перпендикулярно ей, диска 5, установленного на корпусе 1 и фиксируемого с помощью гайки 6, причем торец диска. образующего кольцевую камеру расширения, в которой свободно размещены деформирующие шары 7 выполнены под углом Р к оси инструмента, исключающим самозаклинивание деформирующих шаров 7 в направлении воздействия возд,:шного патока втулки 8, установленной на к:.рпусе 1 с возможностью продольного пег:лмещения вдоль него, пружины 9,,вторая

Одним концом упирается во втулку 8, а втог ы.. — в гайку 10, и предохраняет от выпадения деформирующие шары 7 при выводе инструмента из зоны обработки.

Инструмент работает следующим обраЗОМ.

От источника питания (не показан) сжа° -. и воздух подается в ка вру расширения к ,-,-.; ..o;; р,лои:,им шарам 7 через осевой каг эл 2 и сопла 3, 4. Стр, сжатого воздуха

Оздейству От на шары 7 и приводят их во вращение. Инструменту -ообщают осевое перемещение.

При выявлении эксплуатационных характеристик предлагаемым инструментом были обработаны бронзовые втулки малых головок шатунов двигателей ГАЗ-51, Внутренний диаметр втулки 21.3 мм, шероховатость после растачинания под раскатывание

= .===..л:=: ., - -.1км, Обработка втулок произнс ит:ась за дна прохода (прямой и обрат—, -::} на следующих режимах: и = 320 об/мин,, Я = 0,2 мм/об., давление сжатого воздуха н сети 0,3 МПа, шероховатость поверхности втулок после обработки "îñòàâèëà R> = 0,6 мкм, На основании проведенного эксперимента можно сделать следующий вывод.

Предложенным инструментом можно обрабатыватьь поверхности отверстий малого диаметра 18.„30 мм, обеспечивая при этом Иа

=- 0,5„.0„7 мкм, Формула изобретения . Инс: румент для упрочня.ощел обрао;:.;; внутренними цилиндрических поверх5

НосТеА, содержащий Kopnyc c размещенным на нем диском, кольцевую камеру расширения и свободно размещенные в ней деформирующие элементы, при этом в кор5 пусе выполнен центральный осевой канал для подвода агента, соединенный радиальными отверстиями и соплами с камерой расширения, причем оси сопел расположены под углом к диаметральной плоскости рас10 положения центров деформирующих элементов, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обработки отверстий малого диаметра с масляными карманами. сопла

15 вь1полнены в торцевой части корпуса, причем торец диска, обращенный к камере расширения, выполнен с уклоном к Оси инструмента, не превыша ощим 10 .

2,Инструментпоп,1,отл ича ющий20 с я тем, что, с ""ëüþ интенсификации процесса Обработки, оси От:;е;.с-ий сопел на торцевой части корпуса .:ыполнены под углом к диаметральной плоскости расположения центров деформирующих элементов в

25 плоскости, проходящей через ось сопсл пеопендикулярно к плоскости, касательной к QKp/æéoñTè расположения вышеqlêççýíных цен t.poB

3. Инструмент по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю."0 шийся тем, что Оси QTBBpcTMN сопел смещены к оси инструмента относительно OKружности расположения центров деформируюьцих элементов нг величину, не превышающую радиус деформирующего

35 элемента, 4. Инструмент по пп,1 — 3, с т л и ч а ющ и и " я тем, что радиа- üíûå о;нерс-»èÿ выполнены под углом 45-80 к оси инструмен га ,т n р - . у

1761452

@у $

Составитель Н.Гарлачев

Редактор H.CeMeнова Техред М.Моргентал Корректор О.Густи

Заказ 3218 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