ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИЙ МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК B24B39/02 

Изобретение относится к чистовой обработке металлов давлением, в частности к инструментам для чистовой и упрочняющей обработке внутренних цилиндрических отверстий поверхностей деталей.

Известна регулируемая раскатка [1] [2] содержащая корпус, в котором расположен нажимной элемент, контактирующий с роликами, установленными с возможностью планетарного вращения, упругое кольцо, выполненное разрезным, охватывающим ролик.

Недостатком этой раскатки является: ограниченный ход роликов в диаметральном направлении, невозможность установки роликов другого диаметра и отсутствие быстрой замены изношенных роликов.

Также известно устройство для обработки отверстий [3] содержащее: корпус с дорожками качения и каналами возврата, выполненными на поверхности корпуса параллельно одна другой, а также шарики, расположенные в дорожках качения.

Недостатком этого устройства является: невозможность регулирования шариков в радиальном направлении и наличие большого количества каналов, усложняющих конструкцию раскатки.

Наиболее близкой по технической сущности является инструмент, содержащий корпус с фланцем, в котором размещены с возможностью радиального перемещения вставки с режущими и деформирующими элементами, механизм регулировки размера в виде лимба и 2-х соосных конических колес, фиксатор размещенный в корпусе с возможностью взаимодействия со штоком клиновым фиксатором и установленной во фланце подпружиненной скалкой, кинематическая связь выполнена в виде пальца с пружиной кручения, а в коническом колесе выполнен дуговой паз и нецентральное отверстие. [4]
Недостатком прототипа является то, что радиальное перемещение вкладышей с деформирующими и режущими элементами осуществляется по лимбу вручную; конус, взаимодействующий со вкладышами подпружинен, что не обеспечивает надежность при центрировании; а так же для данных условий обработки наличие режущего инструмента в оправке не требуется.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей хонинговального станка, повышения качества обработки за счет регулирования величины усилия прижима шариков к раскатываемой поверхности, повышение точности обработки за счет обеспечения высокой степени центрирования раскатной головки в обрабатываемом отверстии.

Задача решается за счет того, что инструмент для внутренних цилиндрических отверстий, содержащий оправку, наконечник со вкладышами и конус, согласно изобретению снабжен тягой, размещенной в оправке, при перемещении которой вкладыши находятся в контакте с конусом, что вызывает радиальное перемещение, а для обеспечения возможности свободно центрироваться по оси отверстия имеется палец, сферический конец которого установлен в сухаре.

На фиг.1 представлена раскатная головка; на фиг.2 сечение А-А и Б-Б, вид Г, выносной элемент 1.

Позиции на чертеже обозначают: наконечник 1, вкладыш 2, шарик 3, основание 4, пластина 5, винт 6, кольцевая пружина 7, гайка 8, шаровой палец 9, шарик 10, сферическая опора 11, гайка 12, контргайка 13, конус 14, тяга 15, пружина 16, втулка 17, болт 18, направляющая ось 19, сферическая втулка 20.

Предлагаемая раскатная головка состоит из наконечника 1, в который вставлены вкладыши 2 с деформирующими элементами шариками 3. Шарик 3 опирается на основание 4, изготовленное из фторопласта. В корпусе вкладыша 2 деформирующий шарик 3 удерживается пластиной 5 посредством винтов 6. Такая конструкция дает возможность быстрой замены изношенных шариков. Вкладыш 2 удерживается в наконечнике 1 с помощью кольцевых пружин 7 и гайки 8. Наконечник 1 центрируется на шаровом пальце 9 посредством шариков 10, что дает возможность самоустанавливаться наконечнику 1 по внутреннему диаметру раскатываемого отверстия, при этом точность обработки повышается. Палец 9 устанавливается на сферическую опору 11 и удерживает наконечник 1 с помощью гайки 12 и контргайки 13. Конус 14 соединен с тягой 15, которая через пружину 16, втулку 17 и болт 18 взаимодействует со штоком гидроцилиндра. Направляющая ось 19 служит для направления прямолинейного перемещения раскатной головки и предотвращения ее самопроизвольного проворота в процессе работы.

Раскатная головка работает следующим образом.

Раскатная головка устанавливается в шпинделе хонинговального станка. Ей сообщается вращательное движение и движение подачи. В момент обработки - раскатывания внутренней поверхности детали давление от гидроцилиндра привода подач станка через шток гидроцилиндра, болт 18, втулки 17 передается на пружину 16, которая начинает постепенно сжиматься и плавно передавать усилие на тягу 15. Тяга 15 медленно опускается вниз, вместе с ней в вертикальном направлении перемещается конус 14. При этом вкладыши 2 с деформирующими элементами шариками 3 получают равномерное радиальное перемещение. В момент касания шариками 3 раскатываемой поверхности, вследствие полученного превышения диаметра раскатной головки (измеренного по шарикам 3) по отношению к диаметру отверстия, создается необходимая величина натяга обработки, приводящего к образованию пятен контакта. Перемещение пятен контакта в радиальном и осевом направлении, вследствие наличия радиальной подачи вкладышей 2 с деформирующими шариками 3, вращения и рабочей подачи раскатной головки, а также в результате качения шариков 3 в гнезде вкладыша 2 на опоре - основании 4, осуществляет пластическое деформирование микронеровностей обрабатываемой поверхности и упрочнение поверхностного слоя.

После выполнения рабочего хода и выхода раскатной головки из обрабатываемого отверстия, давление в гидроцилиндре станка автоматически снижается, пружина 16 возвращается в исходное состояние (распремляется) тяга 15 начинает плавно подниматься, увлекая за собой конус 14. Под действием пружин 7 вкладыши 2 с деформирующими шариками 3 возвращаются в исходное положение, диаметр раскатной головки, измеренной по шарикам 3, станет меньше диаметра раскатанной поверхности и раскатная головка свободно поднимется вверх и выйдет из отверстия обработанной детали.

Достоинством предлагаемой раскатной головки является:
1. Обеспечение высокой степени центрирования за счет установки наконечника 1 на сферическом пальце 9 посредством шариков 10.

2. Обеспечение равномерного давления на все деформирующие элементы - шарики 3 за счет перемещения вкладышей 2 в радиальном направлении от гидропривода станка.

3. Обеспечение постоянной величины давления шариков на раскатываемую поверхность.

4. Возможность изменения числа вкладышей 2 с деформирующими элементами - шариками 3 от 1 до 6 (и более, в зависимости от диаметра раскатываемого отверстия).

5. Использование вкладышей 2 с различными диаметрами шариков 3, что расширяет пределы использования раскатной головки предложенной конструкции.

6. Возможности используемого хонинговального станка позволяют регулировать величину давления деформирующих элементов-шариков 3 на раскатываемую поверхность в широких пределах (от 6 до 20 кг/см²), а также изменять цикл давления шариков на раскатываемую поверхность при нескольких проходах.

Заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.

Заявляемое техническое решение на настоящее время не известно в Российской Федерации и за рубежом и отвечает требованиям критерия "Новизна".

Заявляемое техническое решение позволяет повысить качество обработки, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники и отвечает требованиям критерия "Изобретательский уровень".

Техническое решение может быть реализовано промышленным способом с использованием известных технических средств, материалов и отвечает требованиям критерия "Промышленная применимость".

Использование: чистовая обработка металлов давлением, в частности инструмент для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрических отверстий. Сущность изобретения: инструмент содержит установленный в корпусе наконечник, несущий вкладыши с деформирующими элементами, опорный конус, смонтированный с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения, узел самоцентрирования наконечника относительно обрабатываемой поверхности. Вкладыши смонтированы с возможностью радиального перемещения относительно продольной оси корпуса. Узел самоцентрирования выполнен в виде установленного в корпусе посредством сферической опоры шарового пальца с фиксатором, сферической втулки, размещенной внутри пальца. Палец выполнен с осевым отверстием, в котором установлена тяга, связанная с опорным конусом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Инструмент для обработки цилиндрических отверстий методом поверхностной пластической деформации, содержащий установленные в корпусе наконечник, несущий смонтированные с возможностью радиального относительно продольной оси корпуса регулировочного перемещения вкладыши с деформирующими элементами, взаимодействующий с вкладышами опорный конус, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса посредством связанной с ним подпружиненной тяги, отличающийся тем, что он снабжен узлом самоцентрирования наконечника относительно обрабатываемой поверхности, ограничивающей отверстие, выполненным в виде установленного в корпусе посредством сферической опоры шарового пальца с фиксатором, сферической втулки, размещенной внутри пальца, при этом палец выполнен с осевым отверстием, в котором установлена тяга. 2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что в наконечнике установлены вкладыши в количестве 1 6 штук. 3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что деформирующие элементы вкладышей выполнены в виде шаров диаметром 4 7 мм.