Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки

 

(в) RU (и) 2003457 С3. (Я)5 Â24339 N

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакаи

ОЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕБИЯ (21) 4947629/27 .

{22) 21 06.91 (46) 30.11.93 Бгол, Мя 43-44 (76) Довгапев Александр Михайлович (54) MHCTPYMEHT ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УИРОЧНЯВЩЕЙ ОБРАБОТКИ (57) Использование: обработка металлов давлением, поверхностное пластическое деформиравание.

Сущнопь изобретения: инструмент содержит ротор, состоящий из последовательно расположенных магнитной и немагнитной частей, щечки, образующие кольцевые камеры, деформирующие элементы, размещенные в камерах, источники магнитного поля, выполненные в виде расположенных на противоположных концах магнитной части ротора кольцевых магнитов с осевой намагниченностью.

Магниты обращены друг к друту разноименными полюсами. Профиль поперечного сечения ротора выполнен переменным от одной камеры к другой вдоль его оси Профиль поперечного сечения ро- тора в первой камере, расположенной на конце ротора, противоположном немагнитнои чапи, выполнен в виде эллипса, во второй — в виде треугольника. В последующих кольцевых камерах профиль поперечного сечения ротора имеет форму многоугольника с последовательным увеличением числа углов. б ил.

2003457

Изобретение относится к поверхностному пластическому деформированию и может быть использовано для упрочняющей обработки поверхностей маложестких деталей машин. .Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению относится инструмент для отделочно-упрочняющей обработки, содержащий ротор, имеющий последовательно расположенные вдоль его оси радиальные камеры, открытые в направлении от оси ротора к периферии, деформирующие элементы, установленные в камерах с воэможностью осуществления пространственных колебательных перемещений, источник магнитного поля, служащий для разгона деформирующих элементов (1).

К недостаткам указанного инструмента следует отнести то, что деформирующие элементы (расположенные во всех кольцевых камерах инструмента) работают в одинаковом режиме: колеблются с одинаковой частотой (так как на них действует магнитное поле с одинаковой частотой); имеют одинаковую силу динамического воздействия на обрабатываемую поверхность (так как магниты и магнитопроводящие элементы имеют одинаковые размеры). Это обстоятельство позволяет за один проход инструмента осуществить только черновое (когда частота воздействия магнитного поля на деформирующие элементы мала) или чистовое (когда на деформирующие элементы действует магнитное поле с большой частотой) деформирование. В связи с этим черновое и чистовое деформирование детали осуществляют двумя различными инструментами, причем за два прохода, что снижает производительность обработки.

Кроме того, деталь со стороны деформирующих элементов всех кольцевых камер испытываег возмущающие воздействия, имеющие одинаковую частоту и действующие в одной и той же фазе. Зто вызывает резонансные низкочастотные колебательные перемещения детали и инструмента, что снижает качество обработанной поверхности (так как на обработанной поверхности видны следы вибраций).

Цель изобретения - повышение производительности и качества обработки соответственно за счет совмещения во времени чернового и чистового проходов деформирования и исключения следов вибраций на обработанной поверхности.

Это догтигается тем, что в известном инструменте для отделочно-упрочняющей обработки, содержащем ротор, состоящий иэ магнитной и немагнитной части, щечки из немагнитного материала, образующие кольцевые камеры и расположенные на магнитной части ротора, постоянный кольцевой магнит с осевой намагниченностью, деформи5 рующие элементы, установленные в кольцевой камере с воэможностью осуществления пространственных колебательных перемещений, согласно изобретению он снабжен дополнительным кольцевым магнитом с осевой намагниченностью, магниты расположены на краях и соосно магнитной части ротора и обращены друг к другу разноименными полюсами, профиль поперечного сечения ротора крайней кольцевой камеры выполнен в виде эл15 липса, во второй от края кольцевой камере профиль поперечного сечения ротора представляет собой треугольник, а в последующих кольцевых камерах имеет форму многоугольника с последовательным увели20 чением числа углов.

Такое выполнение инструмента обеспечивает совмещение во времени чернового и ° чистового деформирования (осуществляемых соответственно с большой и малой час25 тотой динамического воздействия деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность); что повышает производительность обработки, При этом частота воздействия на обрабатываемую поверх30 ность деформирующих элементов, расположенных в различных кольцевых камерах, не одинакова. Фаза воздействия деформирующих элементов на обрабатываемую деталь, расположенных в различных кольцевых ка35 мерах инструмента, также различна. Это позволяет исключить резонансные явления и следы вибраций на обрабатываемой поверхности. Качественные характеристики обработанной поверхности вследствие это40 ro повышаются.

На фиг. 1 изображен инструмент, общий вид; на фиг. 2-6 — соответственно сечения

А-А, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д на фиг,1.

Инструмент содержит ротор, состоя45 щий из магнитной 1 и немагнитной 2 частей, щечки 3-8 из немагнитного материала, образующие кольцевые камеры 9-13 и расположенные на магнитной части 1 ротора, постоянные кольцевые магниты 14, 15 с осевой намагниченностью, деформирующие элементы 16-20, установленные в соответствующих кольцевых камерах с возможностью осуществления пространственных . колебательных перемещений. Магниты 14, 15 расположены на краях магнитной части 1 ротора, соосно ротору и обращены друг к другу разноименными полюсами.

Профиль поперечного. сечения магнитной части ротора в крайней кольцевой каме- . ре 9 (сечение расположено нормально оси

2003457 вращения ротора) выполнен в виде эллипса (см. фиг. 2). во второй от края кольцевой камере (кольцевой камере 10) профиль по.перечного сечения ротора представляет собой треугольник (см, фиг. 3), а в последующих кольцевых камерах (кольце. вых камерах 11, 12, 13) поперечное сечение ротора имеет форму многоугольника с последовательным увеличением числа углов, т.е. соответственно четырех-, пяти-, и шестиугольника.

Деталь 21 устанавливают в патроне. а инструмент- в шпинделе 22 станка. Плоскость расположения деформирующих элементов 16 кольцевой камеры 9 инструмента совмещают с торцом детали 21, устанавливают инструмент соосно с осью вращения детали. Шпинделю сообщают вращение и перемещают инструмент вдоль образующей обрабатываемой поверхности. Деформирующие элементы 16-20 под действием магнитного поля разгоняются в окружном направлении кольцевых камер, взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью и осуществляют ее динамический наклеп,, Так как профиль поперечного сечения ротора 1 кольцевой камеры 9 выполнен s виде эллипса, то деформирующие элементы

16 получают приращение энергии (магнитной энергии, так как магниты 14 и 15 замыкаются на магнитную часть ротора и магнитная часть ротора фактически становится магнитопроводом и подводит s каж. дую из кольцевых камер 9-13 магнитный поток) при расположении их напротив вершин эллипса (см, фиг. 2), причем только два раза за оборот инструмента. При этом магнитный поток, проходящий через магнитную часть I ротора от магнитов 14, 15 распределяется на две части. Следовательно сила воздействия магнитного поля на деформирующие элементы 16 велика, а следовательно, велика и сила динамического воздействия деформирующих элементрв 16 на обрабатываемую поверхность детали 21 °

Деформирующие элементы 17 получают приращение магнитной энергии.три раза за оборот детали (профиль поперечного сечения ротора представляет собой треугольник). Так как магнитный поток (см. фиг. 3), проходящий через магнитную часть 1 ротора "разбивается" натри части, то сила магнитного воздействия на деформирующие элементы несколько снижается, что приводит к снижению силы динамического воздействия деформирующих элементов 17 на обрабатываемую поверхность, Деформирующие элементы 18 кольцевой камеры 11 получают приращение магнитной энергии четыре раза за оборот инструмента. При этом магнитный поток (см. фиг. 4) "разбивается" на четыре части, что снижает силу динамического воздействия деформирующих элементов 18 на обрабатываемую поверхность.

Таким образом, в процессе работы деформирующие элементы 16 расположенные в кольцевой камере 9 осущес|вля 0Т деформиронание поверхности с максимальной ди10 намической силой и минимальной частотой.

Последующие деформирующие элементы постепенно снижают силу деформирования, нр при этом увеличивают частоту динамического воздействия на обрабатываемую поверхность детали 21. Это позволяет совместить в один технологический переход черновое (осуществляемое с большой дина15 мической силой и малой частотой воздействия) и чистовое (осуществляемое с малой ствляют колебательные движения с различной частотой. Фаза воздействия

30 деформирующих элементов различных кольцевых камер также разлйчна. Это исключает явление резонанса (когда резко возрастает амплитуда низкочастотных колебаний инст35 румента идетали). На обрабатываемой поверхности нет следов. вибраций; Качественные характеристики обработанной поверхности при этом повышаютвя.

8 качестве примера конкретного выпол40 нения можно привести обработку отверстия. втулки иэ стали 3 на станке 16К20ФЗ.

Диаметр обработки 120 мм; длина обработки 200 мм; толщина стенки втул ки 2,5 мм.

45 .Ь качестве деформирующих элементов ис. пользовали шарики диаметром 12 мм (ШХ

15, ШВА 62), Размеры постоянных кольцевых магнитов с. осевой намагниченностью D х б х h 90 х f0 х 40 мм. Материал магнитов

$п Со5, Профиль поперечного сечения магнитной части ротора в первой от края коль50 цевой камере — эллипс с осями 90кЗО мм; второй — треугольник с равными сто ронами длиной 75 мм; третьей — четырехугольник (квадрат) с длиной стороны 60 мм; четвертой — пятиугольник с размером стороны 50 мм; пятой — шестиугольник с длиной стороны 45мм, Режимы обработки: скорость вращения инструмента 2-5 м/с; осевая подача инстру20 динамической силой, но большой частотой воздействия) деформирование поверхности слоя детали, что повышает производительность обработки.

При этом деформирующие элементы в

25 различных кольцевых камерах (поскольку получают со стороны магнитной части ротора эа оборот инструмента различное число раз приращения магнитной энергии) осуще-.

2003457 мента 600 мм/ мин, Охлаждение — масло ин- дустриальное.

Глубина упрочнения поверхностного слоя детали: 0,40 мм; шероховатость поверхности R = 0,63-0,32 мкм; степень деформации металла 30%.

При обработке инструментом-прототипом машинное время составило 8,24 мин, при обработке предлагаемым инструментом — 0,4 мин. Следы вибраций на обработанной noaeðõèoñòè при.обработке предлагаемым инструментом отсутствовали.

Предложенный инструмент позволяет

5 повысить производительность обработки в

20,6 раза и качественные характеристики обработанной поверхности. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 906679, кл. В 24 В 39/02. 1982.

10 полнительным источником магнитного поо м ла изобретения

gHCTPYMEHT ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УП-.: ля, ротор выполнен составным иэ

РОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ, содержащий . последовательно соосно расположенных ротор, имеющий последовательно распо- 15 магнитной и немагнитной частей, камеры ложенные вдоль его оси радиальные каме- выполнены кольцевыми, источники магнитры, открытые в направлении от оси ротора ного поля установлены на противолежак. периферии, деформирующие элементы, щих концах магнитной части ротора, установленные в камерах с воэможностью выполнены в виде кольцевых магнитов с осуществления пространственных колеба- 20 осевой намагниченностью и обращены тельных перемещений, источник магнитно- . друг к другу разноименными полюсами, а го поля, служащий для разгона ротор выполнен. переменным по сечению деформирующих элементов; отличающий- от одной камеры к другой, при этом попеся тем, что, с целью повышения произво- речное сечение ротора в первой камере,. дительности и качества обработки 25 расположенной на конце ротора, противо-. соответственно за счет совмещения во положном его немагнитной части, имеет. времени. чернового и чистового проходов. форму эллипса, во второй - треугольника, а деформирования и исключения следов в последующих камерах - поперечное сече-.L вибраций на обработанной поверхности, ние имеет. форму многоугольника с после.он снабжен установленным на роторе до- 30 довательным увеличением числа углов, 2003457 фиг.2 фиг.З . : фиг.4

Г-Г фиг.-б фиг.б

Заказ 3297

Тираж .Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб,, 4/5

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

Составитель А. Довгалвв

Редактор Л. Народная Техред M.Моргентал Корректор Н. Кешеля