Устройство для комбинированной обработки валов

 

Патент США №3823588, кл. В 21 0:3/02, 72-70 опубл., 1974.

Использование; обработка металлов давлением, в частности комбинированная (ППД + правка) обработка валов, Обработку валов осуществляют двумя диаметрально, расположенными элементами -деформирующим (ДЭ) и опорным (ОЭ). ДЭ воздействуют на вогнутую поверхность вала с большим усилием, а на выпуклую - с меньшим. Обработку осуществляют устройством, в котором ОЭ и ДЭ связаны между собой упругим элементом и системой рычагов с передаточным отношением больше единицы. Рычаги связаны тягой, выполненной регулируемой по длине, плечи рычагов выполнены так же регулируемыми по длине, 2 з.п.ф-лы, б ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистичЕских

РЕСПУБЛИК

l " 1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОГ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925383/27 (22) О8.О4.О1 (46) ЗО". 4.93. Б юл. ¹ 16 (71) Новгородский политехнический институт (72) В.Н. Емельянов и.А.О. Власов (57) Патент США N. 3823588, кл. В 21 D 3/02, 72 — 70 опубл., 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМБИНИРОВА!+

НОЙ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ (57) Использование; обработка металлов давлением, в частности комбинированная

Изобретение относится к машино- и приборостроению и может быть использовано для комбинированной обработки (ППД

+ правка) цилиндрических и ступенчатых валов.

Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение себестоимости обработки, Это достигается тем, что обработку вращающегося вала осуществляют двумя;диаMBTpBllbHo расположенными по отношению к обрабатываемой детали элементами - деформирующим (ДЭ) и опорным (следящим) (ОЭ), которым сообщают осевую подачу.

При этом деформирующим элементом воз. действуют на.вогнутую поверхность вала с большим усилием, а на выпуклую — с меньшим. Обработку осуществляют устройство 4, Б котором опорный и деформирующий элементы связаны между собой пружинящим элементом и системой рычагов с передаточным числом, которое больше единицы.

Кроме того, устройство включает в себя два встречно расположенных элемента— опорный, и деформирующий и нагрузо Гный элемент, Нагрузочный элемент выполнен

„„5U „„1812О81 Al (5t)s В 24 В 39/04, В 21 О 3/02 (ППД+ правка) обработка валов, Обработку валов осуществляют двумя диаметрально. располо>кенными элементами - деформирующлм (ДЭ) и опорным (ОЭ), ДЭ воздействуют на вогнутую гговерхность вала с большим усилием, а на выпуклую — с меньшим. Обработку осуществляют устройством, в котором

ОЭ и ДЭ связаны между собой упругим элементом и системой рычагов с передаточным отношением больше единицы. Рычаги связаны тягой, выполненной регулируемой по длине, плечи рычагов выполнены так же регулируемыми по длине, 2 з,п.ф-лы, б ил. пружинящим..Опорный и деформирую элементы связаны системой рычагов с и даточным числом больше единицы, а рыч связаны тягой.

Тяга может быть выполнена с возможностью регулировки ее длины. Это расширяет технологические возможности.

Одно или несколько плеч одного или нескольких рычагов могут быть выполнены с возможностью регулировки их длины. Это также расширяет технологические возмо>кности.

На фиг. 1 дана схема обработки, план;

,.а фиг.2 — разрез А — А на фиг, 1 (повернуто); на фиг,3 — схема изогнутого вала, план; на фиг.4 — положение 1 на фиг,3; на фиг.5— положенле II на фиг.3; на фиг.б — принципиальная конструктивная схема устройства. . Обрабатываемый вал 1 (фиг.1) устанавливают в це. Ггре 2 и 3 станка токарного типа, между опорным (следящим) роликом 4 и накатным роликам 5 (фиг.2). Рабочий профиль накатного. ролика 5 выполнен радиусным,. его радиус Р обеспечивает эффективную поверхностную пластическую деформацию (ППД) вала 1, Опорный ролик 4 имеет форму l 812081

Поужина 13 сожметсл на эту величину, усилие на накатном ролике 5 возрастет, Напомним, что накатной оолик 5 в это время саприкасаетсл с вогнутой поверхностью вала 1. цилиндра с прямолинейной образующей, длину которой выбира ат такой, чтоб ролик

4 не осуществлял ППД поверхности вала 1, Ролик 5 установлен с возможносгью вращения в вилке 6, которая может переме- 5 щаться в направляющих 7. Ролик 4 установлен с возможностью вращения в вилке рычага 8, который может покачиваться вокруг аси О, Рычаг 8 связан с рычагом 9 через шарниры 10 и 11 тягой 12, Рычаг 9 может "0 покачиватьсл вокруг оси 02. Ме>кду вилкой

6 и верхним концом рычага 9 установлена пружина сжатия 13. Соотношение плеч рычагов выбрано:

;2 > l1: l4 > (з (1) 15

Валу 1 сообщают вращение, описанному устройству — движение осевой подачи, Е ли ось вала прямолинейна (фиг,1), то происходит равномерное ППД поверхности вала роликом 5, процесс правки отсутствует. 20

Ссли же ось вала изогнута (фиг,3), то она па отношению к опорному ролику 4 (и ролику 5) может занимать два крайних поло>кения — .I или II, Рассмотрим случай, когда ось вала 1 займет положение I (фиг.3) — выпуклой стороной к опорному(следящему) ролику 4. Вал

1 отожмет ролик 4 вправо (фиг.4) на величину Й =- т- величину искривления оси, Рычаг

8 повернетсл вокруг оси 0 по часовой 30 стрелке. При этом нижний конец рычага 8 уйдет влево на величину Q:

Д Д„. с

4., 12

И (2)

Тяга 11 повернет рычаг 9 вокруг оси 02, 35

При этом верхний конец рычага 9 уйдет вправо на величину дз:

Лз=- и —

14 (3)

С учетом выра>кения (2) получим:

1 4

12 14 (4)

И b

vfJiH Q= f I (5) где f -. текущее искривление (половина биения) оси вала 1; 2 . 4 ! = — 1 "передаточное число, ано показывает, во сколько раз перемещение верхнего конца левога рычага 9 превышает 50 величину текущего искривления f от вала 1.

При этом расстояние С (фиг,2, 4) изменится (уменьшится) на величину Л С;

ДС = c — С1 = Дз - 1 (6) Рассмотрим случай, когда ась вала 1 займет положение II по фиг.3 — вогнутой стороной к опорному ролику 4. Рычаги 8 и 9 повернутсл против часовой стрелки (фиг,5), При этом верхний конец рычага 9 уйдет влево на величину Лз, которую можно рассчитать по формуле (5). Расстояние С (фиг. 2, 5) увеличится на величину Л С, Пружина 13 разожмется на величину

АС, усилие на накатном ролике 5 уменьшится, Таким образом, в связи с геометрическими особенностями схемы обработки обеспечиваетсл автоматическое регулиро-. вание усилил накатывания (а следовательно, интенсивности ППД) при вращении вала, При этом опорный ролик 4 "следит" зв геометрической формой нала 1. При соприкосновении его с выпуклой поверхностью вала усилие на накатном ролике 5 (каторгой в зто время обкатывает вогнутую поверхность вала) возрастает. При соприкосновении опорного (следящего) ролика 4 с вогнутой поверхностью вала усилие. нФ на. катном ролике 5 уменьшаетсл.

При достижении прямолинейнаств оси . вала 1 процесс правки автоматически Щекращаетоя, так как элементы устройства займут поло>кение по фиг.2 и дальнейшее

ППД будет осуществллтьсл с постолйнь1м, усилием на пружине . 13 и накатном ролике 5.

Трудоемкость способа уменьшается, так как не нужно измерять величину и направление биения вала до и в процессе обработки, размечать дугу длл приложения, максимальной силы и длину накатываемого участка и следить за процессОм правки.

Следовательно, производительность обработки увеличивается; а себестоимость умен ьшаетсл, Пример, Принципиальная конструктивная схема устройства приведена на фиг,6. К корпусу 14 болтами 15 прикреплена стойка 16, Предусмотрена возможность ре-. гулировки ее положения в горизонтальном: направлении. К вертикальной плоскости стойки 16 прикреплена опора 17, в пазу которой на оси 18 смонтирован рычаг 19. В пазу рычага 19 на оси 20, с возможностью вращения смонтирован опорный (следящий) ролик 21, На вертикальной плоскости корпуса 14 закреплена опора 22, в пазу которой на оси

23 установлен рычаг 24. В отверстии корпуса l4 установлен с зазорам ползун 25, в пазу которого на оси 26 с возможностью враще- ния смонтирован накатной ролик 27, На резьбовой хвостовик ползуна 25 надета пру(.>>12081 жина 28 сжатия и навернута гайка 29. Пружиной 28 создают необходимое усилие накатывания на ролике 27,. гайкой 29 регулируют величину этого усилия.

Нижний конец рычага 24 через шарнир 5

30 соединен с тягай 31, а нижний конец рычага 19 через шарнир 32 — с втулкой 33, Тяга 31 с зазором входит в отверстие втулки

ЗЗ. Винтом 34 фиксируют нужную длину тяги, 10

Предусмотрена регулировка всех плеч рычагов 19 и 24: (1, (2, (3. (л, Корпус 14 крепят к поперечному суппорту станка токарного типа.

Вначале осуществляют настройку уст- 15 ройства, для чего ослабляют винт 34, болты

15, гайку 29. Устанавлива от обрабатываемый вал 1. С помощью маховичка поперечHoL1 подачи станка и стойки 16 подводят ролики 21 и 27 вплотную к валу 1. При этом 20 следят, чтобы рычаги 19 и 24 занимали примерно вертикальное положение, Заворачивают болты 15 и винт 34. С помощью гайки

29 сжимают пружину 28 на величину номинального усилия накатывания, 25

Валу 1 сообщают вращение, суппорту— движение подачи, Конструкция описанного устройства предельно проста, т.к, в ней нет сложных и дорогих элементов гидропривада (гидрана- 30 сосоа и т.д,).

Пример. Необходимо обработать вал с исходным прогибом fl = 0,3 мм, допустимый прогиб f2 = 0,05 мм, диаметр вала 0з =

=60 мм, материал — сталь 45.

Принимаем номинальное усилие нака- 35 тывания P = 600 кг, диаметр ролика D2 =

=60 мм, радиус рабочего профиля ролика

Б(= 6 мм, передаточное отношение i = 10, По формуле (5) рассчитаем перемещение рычага 40

Ьз = 0,3 10 = 3 мм по формуле (6) величину — сжатия (разжатия). пружины;

ЛС= 3 — 03=2,7мм

Принимаем жесткость пружины J = 30 45 кг/мм, Известно, что (7) где hp — приращение силы пружины; 50 у — ее деформация в направлении этой илы, hy = ЛС.

Отсюда приращение силы на пружине равно:

hp =J ЛС (8)

hp =30 27 = 81 кг.

Усилие пружины будет колебаться меж ду: рмакс = 600 + 81 = 681 кг. раин = 600 — 81 = 519 кг, Соответственно глубина наклепанного слоя составит (расчет по методике брошюры); макс = 2,4 MM, дмия = 2,1 MM.

При достижении допустимого прогиба

f2 = 0,05 мм, процесс правки не прекращается, т.к, ЛР =+14 кг, рмакс = 614 кг, рмия = 586 кг, Соответственно: ä(= 2,25 мм, др = 2,2 мм.

Процесс правки автоматически заканчивается лишь при достижении прямолинейности оси вала.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство имеют следующие преимущества; трудоемкость обработки резко уменьшается; конструкция устройства предельно проста; уменьшается себестоимость обработки; универсальность — в качестве ДЗ можно использовать ролики, шарики, алмазные выглаживатели и т,п.

Изобретение удобно использовать на автоматических станках и в автоматических линиях, так как не требуется дополнительных технических средств для слежения за процессом правки.

Формула изобретения

1. Устройство для комбинированной обработки палов, содержащее встречно установленные в корпусе опорный и. деформирующий элементы, нагружающий элемент и механизм связи между опорным и деформирующим элементами, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения производительности и снижения себестоимости, механизм связи между деформирующим и опорным элементами выполнен в виде системы двуплечих рычагов, соединенных посредством тяги, нагружающий элемент выполнен подпружиненным в осевом направлении, а система упомянутых рычагов имеет передаточное отношение больше единицы, 2,Устройство поп.1, отл ича ю щеес я тем, чта тяга выполнена регулируемой по длине.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, по крайней мере, одно из плеч одного из двуплачих рычагов выполнено регулируемым по длине.

1812081

1012081

Составитель В. Емельянов

Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина

Редактор

Заказ 1552 Тираж Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

\ роизеодстеенно-издательский комбинат "Патент". г. Угкгород, ул.Гагарина, 101