Способ чистовой обработки пластическим деформированием торцевых поверхностей деталей

 

Использование: чистовая и декоративная обработка деталей типа дисков, колпачков , крышек с плоским и сферическим дном. Сущность изобретения: оправку с торцом, выполненным в форме внутреннего контура детали, устанавливают с возможностью вращения , а обработку производят осевым перемещением оправки на деталь, расположенную на обкатном инструменте, содержащем шарики, расположенные в сепараторе по разные стороны от оси вращения чередующимися парами на взаимно перпендикулярных осях. На деталь воздействуют вращающейся оправкой, имеющей на торцовой поверхности канавки, соответствующие траекториям движения шариков. Затем оправку поднимают вверх, а деталь сбрасывают. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С

СО!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4908776/27 (22) 07.02.91 (46) 15.11.92, Бюл, N. 42 (71} Барнаульский аппаратурно-механический завод (72) К,Н.Крючков и Ю.Г.Архипов (73) Барнаульский аппаратурно-механический завод (56) Справочник технолога-машиностроителя, Под ред, Косиловой А.Г. и Мещерякова

Р,К. т.2, 4-ое издание, M. Машиностроение, 1985, с.384, рис.1 r.

Авторское свидетельство СССР

% 261940, кл. В 23 P 9/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

hL 255793, кл. В 24 В 39/04, 1969. (54) СПОСОБ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ

ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ .

ТОРЦОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению и может. быть использовано для чистовой и декоративной обработки торцовых поверхностей деталей типа дисков, колпачков, крышек с плоским и сферическим дном и т.д.

Известен способ обработки торцовой поверхности шариком, содержащий оправку с обкатным инструментом в виде шарика, закрепленного в суппорте токарного стан. ка, Обработка торца вращающейся детали, зажатой в патроне, производится путем введения шарика в контакт с деталью с определенным усилием и поперечной подачи суппорта с инструментом-обкатником.

Однако этот способ малопроизводителен. Кроме того, он не позволяет получить.ЫЛ 1776225 АЗ (si)s В 24 В 39/0ОЗОЮ6----— т

1 .—;., „1 ,1

2 (57) Использование: чистовая и декоративная обработка деталей типа дисков, колпачков, крышек с плоским и сферическим дном, Сущность изобретения: оправку с торцом, выполненным в форме внутреннего контура детали, устанавливают с возможностью вращения, а обработку производят осевым перемещением оправки на деталь, расположенную на обкатном инструменте, содержащем шарики, расположенные в сепараторе по разные стороны от Ьси вращения чередующимися парами на взаимно перпендикулярных осях. На деталь воздействуют вращающейся оправкой, имеющей на торцовой поверхности канавки, соответствующие траекториям движения шариков.

Затем оправку поднимают вверх. а деталь сбрасывают. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. качественного рельефа прокатки,так как отсутствует взаимосвязь между величиной деформации, шагом (подачей) и диаметром шарика, при обкатке металл сдвигается в сторону направления подачи, образуя выпуклости, приводящие к изменению величины деформации. Нестабильность процесса ухудшает качество.

Известно также устройство для обкатывания конических поверхностей, содержащее сепаратор.с роликами, расположенный в корпусе. При вращении детали в неподвижном корпусе, или наоборот, производится обработка обкатной конусной поверхности детали. Это устройство позволяет производить обкатку только конусных поверхностей. При обкатке образуется кон1776225 такт в виде линии по образующей конуса. В связи с этим возникают значительные усилия деформации, Наиболее близким по технической сущности решением к заявленному способу является, выбранный в качестве прототипа, многороликовый самоустанавливающийся обкатник, содержащий сепаратор с деформирующими роликами и гибкое опорное колесо, размещенные в корпусе.

Обкатка данным обкатником производится путем вращения корпуса с прижимом роликов к торцовой поверхности неподви>кно закрепленной детали.

Недостатками этого устройства являются большое усилие деформации, невысокое качество обкатанной поверхности, так как металл плохо течет, низкая производительность в связи с длительностью обкатки и необходимостью зажима детали.

Целью изобретения является повышение производительности и улучшение качества поверхности.

Указанная цель достигается тем, что обработку производят инструментом, оснащенным оправкой с канавками для перемещения деформирующих элементов, BblnoilH8HHblx в виде шариков, деталь свободно размещают между оправкой и сепаратором, обращенные друг к другу поверхности которых выполнены ответными форме обрабатываемой поверхности, вращение сообщают оправке, а усилием деформирования воздействуют на заготовку через оправку, при этом шарики расположены в сепараторе попарно на взаимно перпендикулярных осях, шарики каждой пары расположены по разные стороны от центра сепаратора, расстояние от которого до одного из шариков каждой пары больше расстояния до другого шарика, а расстояние до каждой последующей пары шариков больше расстояния до предыдущей.

При обработке деталей с плоской торцовой поверхностью параметры обработки определяют, исходя из соотношения:

Rn = — + (2п+ 1) h(DUj — h)

2 7

h > 0 067 0ш. где n — порядковый номер шарика в направлении от центра;

Rn — радиус расположения и-го шарика, мм;

d — диаметр необработанного пятна в центре обрабатываемой поверхности, мм;

Ощ — диаметр шарика, мм.

При обработке деталей со сферической торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношения

10 бодно размещают между оправкой и сепаратором, обращенные друг к другу поверхности которых выполнены ответными форме обрабатываемой поверхности, 15 вращение сообщают оправке, а усилием деформирования воздействуют на заготовку через оправку; шарики расположены в сепараторе попарно на взаимно перпендикулярных осях, ша рики каждой пары

20 расположены по разные стороны от центра сепаратора, расстояние от которого до одного из шариков каждой пары больше расстояния додругого шарика, и расстояниедо каждой последующей пары шариков боль25 ше расстояния до предыдущей, Кроме того, при обработке деталей с плоской торцовой поверхностью параметры обработки определяют, исходя из соотношений

30 d

Rn= — +(2п+ 1) h(Ош — h) .

При обработке деталей со сферической торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношения

Rn =(Ry+ — ) sin 57,296

0ш Rn

2 Dш

> д 2 где Ro — радиус наружной сферической поверхности детали, мм, Заявленный способ отличается тем, что обработку производят инструментом, оснащенным оправкой с канавками для перемещения деформирующих элементов, выполненных в виде шариков; деталь своRn =(Re+ ) sin 57,296

Dnj R

2 R +Dern г

На фиг.1 изображен вид устройства в разрезе; на фиг.2 изобра>кено сечение по

А-А фиг.1; на фиг.3 изображен чертеж заготовки; на фиг,4 изображен чертеж обработанной детали, Способ осуществляется на устройстве, состоящем из корпуса 1 с вкладышем 2. В корпусе закреплен, с воэможностью вращения, сепаратор 3 с шариками 4. Снаружи к корпусу прикреплен сьемник 5. через который проходит оправка 6, закрепленная в патроне 7. На торце оправки 6 имеются канавки 8.

Способ осуществляется следующим образом.

На шарики 4, выступающие иэ сепаратора 3, устанавливается обрабатываемая деталь-заготовка 9 (см. фиг.3). Включается вращение шпинделя и вращающейся оправке 6 сообщается осевое перемещение до упора в заготовку 9 с некоторым усилием и выдержкой. При этом шарики 4, вдавлива1776 25 ясь в reno заготовки 9, прогибают ее стенку в канавки 8, образуя замкнутые концентрические канавки с поверхностью высокой чистоты (малой шерохова остью). Закаленная сферическая поверхность вкладыша 2 не 5 позволяет шарикам вдавливаться в него.

При обкатке наружные слои металла на заготовке текут к периферии и цилиндрическлй поясок несколько уменьшается по диаметру, охватывая оправку, При ходе on- 10 равки 6 вверх деталь, упираясь в сьемник 5, снимается с оправки и оправка занимает верхнее исходное положение.

Пример 1. Обработка производилась с помощью описанного ус1ройства (cM. 15 фиг.1) на сверлильном станке модели 2Н18, Дня обработки была взята заготовка детали "крышка" (см. фиг.3), изготовленная холодной штамповкой из латунной ленты толщиной 0,8 мм с наружной сферой Кд = 55 м. 20

Исходная шероховатость торца детали перед обработкой была Р = 3,2 мкм по ГОСТ

2789 — 78. Сферический торец вкладыша 2 (cM. фиг.1) имел шероховатость R, = 0,8 мкм и твердость НРСЭ 55 — 60. Оправка 6 изготав- 25 ливалась в соответствии с внутренним контуром детали, вначале не термообработанной, а затем, после обкатки ее торца без детали, по отпечатку траекторий движения шариков, делались канавки 30 глубиной 0,3мм, Затем производилась термообработка до твердости НРСЭ 55 — 60.

Вначале производится выбор параметров обработки.

Задавались параметры шариков 35

Рш = 8 мм

Определялась величина деформации

h > 0,067 Рш, h = 0,544 мм.

Однако, эта величина деформации была скорректирована в сторону уменьшения, 40 так как требовала больших усилий и была принята h = 0,2 мм.

Определялся шаг (расстояние между впадинами после обработки)

t=2 Рш h — h =2 802 — 02 =.? 5мм.

Определялся зазор между первым и вторым шариками:

С=2t — Р =22,5 — 8=-3 мм, Отрицательная величина свидетельст- 50 вовала о том, что шарики перекрывались на

3 мм, Поэтому для их свободного вращения необходимо их раздвинуть на 3 мм и дать еще гарантированный зазор 0,5 мм.

Определялся диаметр необработанного 55 пятна:

d = С+ 0,5 = 3+ 0,5 = 3,5 мм, Определялись радиусы расположения шариков в плоском сепараторе

-1 (1 1 — 1) 0.2 8 — 0.2 --: 1 мм, Аналогично- определялись остальные радиусы

В2 =5,5 мм,Кз = 8мм,R4 = 10,5 мм, Rs = 13 мм,Rs = 15,5 мм,К7 = 18 мм, Вв = 20,5 мм

Определялись радиусы расположения шариков в сферическом сепараторе:

Rt (Йд + ) sin 57,296

Р, R)

Ш д + ——

=(55+ — ) sin 57,296 = 2,98 мм.

2 8

55 +—

Аналогично определялись остальные радиусы

Я2 = 5,48 мм Яз =- 7,96 мм,R4 = 10,43 мм, R = 12,88 мм,йв = 15,31 мм, Ry = 17,71 мм, Ra = 20.08 мм, В соответствии с расчетными размерами был изготовлен сферический сепаратор с радиусом по средней линии

rñ= Вд+ —; — = 59 мм толщиной m = 6мм.

Шарики в сепараторе располагались по разную сторону от оси вращения чередующимися парами на взаимно перпендикулярных осях (см. фиг,2). На горизонтальной оси, на расстоянии В1 = 2,98 мм от центра располагался первый шарик, затем, на этой же оси, по другую сторону от центра, на расстоянии Rg = 5,48.мм располагался второй шарик. Затем, на вертикальной оси на расстоянии Яз =7,96 мм — третий шарик и по другую сторону от центра на этой же оси на расстоянии R4 = 10,43 мм — четвертый шарик. После этого вновь на горизонтальной, а затем вертикальной оси в таком же порядке располагались следующие пары шариков. Такое расположение шариков позволяло минимальным количеством шариков обкатать всю торцовую сферическую поверхность детали, не оставляя необработанных мест.

Заготовка (см. фиг.3) устанавливалась на шарики сепаратора выпуклой стороной вниз. Оправке, закрепленной в патроне, сообщалось 600 об/мин и она вводилась в контакт с заготовкой с усилием 8 — 10 кг, В таком положении давалась выдержка 2 с.

Затем оправка поднималась вверх, и.деталь, упершись в сьемник 5 (см. фиг,1), сбрасывалась. При этом из-за расположения шариков на взаимно перпендикулярных осях примерно в равном количестве, дроб1 176225 ления на поверхности готовой детали (см, фиг,4) не наблюдалось. Другое расположение шариков приводило к ухудшению качества обработанной поверхности.

Расположение нескольких шариков нэ одном радиусе резко увеличивало усилие деформации и соответственно время обработки.

Замеры шероховатости обработанной поверхности показали R — — 0,2 мкм по

ГОСГ 2789-78. При величине деформации h = 0,2 мм непрокатанных ленточек между соседними канавками не было, После последующего хромирования обкатанная поверхность детали имела красивый декоративный вид. Покрытие имело хорошую адгезию и имело яркий блестящий цвет;

Покрытие, для сравнения,на необкатанной поверхности детали было матовым и пористым.

Проведенные после испытания замеры размеров детали показали их соответствие расчетным, что подтвеождает правильность выведенной зависимости при выборе параметров обработки.

Предложенный способ может быть осуществлен простейшими средствами на любом предприятии. Он позволяет легко осуществить автоматизацию ручного труда и заменить трудоемкий процесс шлифования и полирования деталей с его вредными условиями труда, имеющий широкое рас пространение на многих предприятиях.

Формула изобретения

1. Способ чистовой обработки пластическим деформированием торцовых поверхностей деталей, при котором связанный с приводом вращения инструмент, содержащий сепаратор с деформирующими элементами, вводят в контакт с поверхностью детали и воздействуют на заготовку усилием деформирования в направлении оси инструмента, отл и ч à ю щи и с я тем, что. с целью повышения производительности и улучшения качества поверхности, обработку производят инструментом, оснащенным оправкой с канавками для перемещения деформирующих элементов, выполненных в виде шариков, деталь свободно размещают

5 между оправкой и сепаратором, обращенные одна к другой поверхности которых выполнены ответными форме обрабатываемой поверхности, вращение сообщают оправке, а усилием деформирования воздействуют

10 на заготовку через оправку, при этом шарики расположены в сепараторе попарно на взаимно перпендикулярных осях, шарики каждой пары расположены по разные стороны от центра сепаратора, расстояние от

15 которого до одного из шариков каждой пары больше расстояния додругого шарика и расстояние до каждой последующей пары шариков больше расстояния до предыдущей.

2, Способ по п.1, отличающийся

20 тем, что при обработке деталей с плоской торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношений

Rn — — ь(2n 4-1) h(D h);

h > 0,067 Ош, где и — порядковый номер шарика в направлении от центра;

Rn — радиус расположения и-го шарика, 30 мм:

d — диаметр необработанного пятна в центре обрабатываемой поверхности, мм;

D

3. Способ по п.1, отличающийся

35 тем, что при обработке деталей со сферической торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношения

R, = (R + > ) sin 57,296—

О ш Rn

2 где Rg — радиус наружной сферической поверхности детали, мм.

1776225

Составитель К. Крючков

Техред M.Ìoðãåíýë

Корректор П,Гереши

Редактор Н.Соколова

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

Заказ 4044 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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