Пружинный давильный инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для формовки рельефа на полых тонкостенных изделиях, а также для ротационной вытяжки оболочек и давильной обработки. Инструмент содержит установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков, между которыми расположен давильный элемент, причем один диск смонтирован на оси, а другой установлен на ней с возможностью регулировочного осевого перемещения и фиксации, оба диска смонтированы с возможностью совместного вращения. При этом давильный элемент выполнен в виде свернутой в кольцо цилиндрической пружины, изготовленной из металлической полосы, обладающей пружинящими свойствами, таким образом, что витки пружины без зазора примыкают друг к другу, а ось ролика установлена в державке с возможностью свободного вращения, а давильный элемент размещен между дисками. Расширяются технологические возможности, повышается качество и производительность обработки, улучшаются условия деформирования и течения металла. 5 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для формовки рельефа на полых тонкостенных изделиях, а также для ротационной вытяжки оболочек и давильной обработки.

Известна конструкция инструмента для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащая ролик, выполненный в виде дисков, расположенных на оси роликодержавки, при этом диск жестко закреплен на оси болтами и установлен с возможностью регулировочного осевого перемещения [1]. Диски соединены между собой шпонкой. Давильный элемент, выполненный из полимерного материала, размещен концентрично оси между дисками.

Известная конструкция инструмента имеет существенные недостатки: узкие технологические возможности, невысокое качество обработанных изделий, невысокая производительность, короткий срок службы давильного инструмента из-за быстрого износа рабочей поверхности и невысокий диапазон регулирования жесткости полимерного давильного материала.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, повышение качества и производительности при обработке, улучшение условий деформирования и течение металла, а также снижение вероятности расширения, вспучивания металла и возникновения задиров на обрабатываемой поверхности, повышение стойкости давильного инструмента.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого инструмента для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащего установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков, между которыми расположен давильный элемент, причем один диск смонтирован на оси, а другой установлен на ней с возможностью регулировочного осевого перемещения и фиксации, оба диска смонтированы с возможностью совместного вращения, при этом давильный элемент взят в виде свернутой в кольцо цилиндрической пружины, изготовленной из металлической полосы, обладающей пружинящими свойствами, таким образом, что витки пружины без зазора примыкают друг к другу, при этом ось ролика установлена в державке с возможностью свободного вращения, а давильный элемент размещен между дисками. Сущность конструкции предлагаемого инструмента и его работа поясняется чертежами.

На фиг.1 показана схема формовки рельефа на полой тонкостенной заготовке, установленной на разжимной оправке, частичный продольный разрез обрабатываемой заготовки и общий вид давильного инструмента; на фиг.2 - ролик инструмента, частичный продольный разрез; на фиг.3 - общий вид давильного элемента, выполненного в виде свернутой в кольцо цилиндрической пружины, изготовленной из металлической полосы, обладающей пружинящими свойствами, частичный продольный и поперечный разрезы; на фиг.4 - разрез по А-А на фиг.1, рабочий давильный элемент под нагрузкой; на фиг.5 - разрез по Б-Б на фиг.4, рабочий давильный элемент под нагрузкой.

Предлагаемый давильный инструмент служит для обкатки тонкостенных полых изделий. Обкатку тонкостенных полых изделий осуществляют предлагаемым инструментом, который содержит установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков 1 и 2. Оба диска смонтированы с возможностью совместного вращения. Диск 1 смонтирован на оси 3 роликодержавки, а другой диск 2 установлен на оси с возможностью регулировочного осевого перемещения и фиксации. Диски 1 и 2 соединены между собой посредством шпонки 4 для исключения взаимного поворота. Между дисками 1 и 2 закреплен давильный элемент 5, представляющий собой свернутую в кольцо цилиндрическую пружину, изготовленную из металлической полосы, обладающей пружинящими свойствами, таким образом, что витки пружины без зазора примыкают друг к другу. На фиг.3 показан давильный элемент 5, поперечное сечение которого в свободном состоянии является цилиндрическим, а в собранном состоянии (см. фиг.2), когда диск 2 перемещен и прижат к диску 1 регулировочной гайкой 6, виток пружины в поперечном сечении приобретает форму эллипса.

Ось 3 ролика установлена в роликодержавке 7 с возможностью независимого свободного вращения, передаваемого от вращающейся заготовки со скоростью V_З за счет сил трения.

Предлагаемый давильный инструмент работает следующим образом.

Диск 1 устанавливают на оси 3 роликодержавки, затем производят настройку давильного элемента 5 на заданную, в зависимости от обрабатываемого материала, жесткость путем изменения расстояния между дисками 1 и 2 гайкой 6. Затем производят шлифование и полирование периферийной фасонной поверхности давильного элемента с целью свести до минимума биение наружной рабочей поверхности инструмента относительно оси вращения давильного ролика.

Готовым к эксплуатации инструментом производят обкатку заготовки 8, надетой на разъемную оправку 9 давильным элементом 5, при этом шпонка 4 исключает взаимный проворот дисков 1 и 2. Обкатка фасонной поверхности производится при вращении заготовки со скоростью V_З, при этом инструменту задают одновременно продольную подачу S_ПР и поперечную подачу S_ПОП. Это делается, например, на токарном станке вручную или по программе на станке с ЧПУ. В качестве полосы, из которой изготовляют предлагаемый давильный элемент, можно использовать стальную пружинную ленту, например, толщиной 0,2…1,0 мм из стали 65Г по ГОСТ 21996-76.

В результате обкатывания предлагаемым инструментом улучшается шероховатость на один класс, усилие прижатия инструмента к обрабатываемой поверхности заготовки составляет 200…300 Н на 10 мм ширины рабочей поверхности инструмента.

Образующийся в результате обкатывания микрорельеф поверхности обусловливается следующими основными факторами: кинематикой процесса (направлением взаимного перемещения инструмента и обрабатываемой заготовки); исходной шероховатостью; формой и размерами исходной части и обкатывающего инструмента; величиной подачи; пластическим течением металла, обусловливающим появление вторичной шероховатости; шероховатостью рабочей части инструмента; величиной упругого восстановления поверхности после выглаживания; вибрациями технологической системы станок-приспособление-инструмент-заготовка, а также величиной натяга h инструмента.

При обкатывании деталей из стали, латуни и алюминиевых сплавов хорошие результаты дает применение в качестве смазочного материала индустриального масла И-20А или сульфофрезола.

При обкатывании на обрабатываемой поверхности могут появляться продольная и поперечная волнистости из-за колебаний технологической системы. При больших скоростях обработки начинаются интенсивные вибрации, приводящие к резкому ухудшению обрабатываемой поверхности. Вынужденные колебания могут быть вызваны биением шпинделя станка, биением обрабатываемой заготовки, волнистостью и т.д. Автоколебания при обкатывании обусловлены явлениями, присущими самому процессу обработки. При обкатывании оболочек максимальную скорость выбирают в пределах 60…130 м/мин с учетом мощности станка и вибростойкости технологической системы.

Использование предлагаемого инструмента позволяет расширить технологические возможности обкатывания благодаря комбинации с упругостью давильного элемента, повысить качество и производительность обработки, улучшить условия деформирования и течение металла, снизить вероятность расширения, вспучивания металла и возникновения задиров на обрабатываемой поверхности, а также прогнозировать шероховатость и качество обрабатываемой поверхности; увеличить износостойкость давильного материала.

Пружинный давильный инструмент для обкатки тонкостенных полых изделий, содержащий установленный в державке посредством оси ролик, выполненный в виде двух дисков, между которыми расположен давильный элемент, причем один диск смонтирован на оси, а другой установлен на ней с возможностью регулировочного осевого перемещения и фиксации, оба диска смонтированы с возможностью совместного вращения, отличающийся тем, что давильный элемент выполнен в виде свернутой в кольцо цилиндрической пружины, изготовленной из металлической полосы, обладающей пружинящими свойствами, при этом витки пружины без зазора примыкают друг к другу, а ось ролика установлена в державке с возможностью свободного вращения.