Устройство для упрочнения деталей Советский патент 1985 года по МПК B24B39/02 

ел

411

О 00 Изобретение относится к машиностроению и предназначено для упрочнения и обработки деталей поверхностнопластическим деформированием. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повыш«:ни эффективности упрочнякнцей обработки. Эта цель достигается тем, что устрой ство для упрочнения деталей, имеющее корпус, в котором установлен с возможностью вращения диск с сепаратором и упрочня1 ими элементами, а также привод вращения диска в виде приводного вала и электродвигателя, снабжен ие.нтральной шестерней, закрепленной в корпусе, дополнительным приводным валом, связанным с электродвигателем и Iимеющим кривошип с опорой, в которо с возможностью вращения размещен приво ной вал диска с закрепленной на нём шеетёрней, а также поводком сустановленны ми на осях промежуточной шестерней и бл ком двух шестерен, одна из которых связ на с центральной шестерней, а другая через промежуточную шестерню - с шестерней на приводном валу диска, причем поводок установлен на дополнительном приводном валу с возможностью поворота и фиксации в двух положениях. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для упрочнения детале иа фиг. 2 - кинематическая схема устройства для получения эпициклоиды; на фиг. 3 - схема взаимодействия упрочняю01его элемента с поверхностью детали при движении его по дйухарочной эпициклоиде; на фиг, 4 - то же, при четырехарочной эпициклоиде; на фиг. 5 - кинематическая схема устройства при переналадке устройства на движение .упрочняющих элементов по гипоциклоиде; на фиг. 6 - схема взаимодействия упрочнякяцегб- элемента с отверстием (деталью) при четырехарочной гипоциклоиде; на фиг. 7 то .ясе, при движении упрочняющего элемента по трансформированной в окружность гипоциклоиде; на фиг. 8 схема взаимодействия упрочняющего элемента с плоской поверхностью при возвратно-поступательном движении по трансформированной в прямую линию гипоциклоиде; на фиг. 9 - то же, взаимодействие с валом при его движении по укороченной эпициклоиде; на фиг. 10 - то же, при движении по укороченной гипоциклоиде; на фиг. 11 сечение А-А на фиг. 1. Устройство для упрочнения деталей смонтировано в корпусе 1 и содержит диск 2 с сепаратором 3 и упрочняющими элементами 4. Диск 2 жестко с помощью шпонки и гайки с шайбой закреплен на валу 5 и получает вращение от электродвигателя 6 через цилиндрический редуктор 7, к выходному валу которого эластичной муфтой 8 присоединен дополнительный приводной вал 9, проходящий через осевое отверстие в неподвижно закрепленной в корпусе 1 центральной шестерни 10 и снабженной кривошипом 11 и поводком 12. Криьошип 11 имеет опору, в которой вращается приводной вал 5 с шестерней 13, а поводок 12 - опору, в которой с возможностью вращения установлен вал 14 блока шестерен 15 и 16, и гнездо для крепления оси 17 промежуточной шестерни 18. Поводок 12 установлен на валу 9 с возможностью перестановки в новую позицию (фиг. 11) и закрепляется винтом 19, входящим в соответствующее отверстие 20 или 21 на валу. Зубчатая передача, включающая шестерни 10, 15, 16, 18 и 13, валы 9, 14 и 5 и поводок 12, предназначена для вращения упрочняющих элементов 4 относительно оси вала 5 (по стрелке «), а кривошип 11 на валу 9для вращения упрочняющих элементов относительно оси вала 9 (по стрелке 8), соосно с которым установлена обрабатываемая деталь 22. При закреплении устройства на суппорте токарного станка или на другом станке оно может перемещаться по оси обрабатываемой детали (по стрелке t). Устройство работает следукнцим образом. Крутящий момент от электродвигателя 6 через редуктор 7 и муфту 8 передается дополнительному приводному валу 9, каторый через посредство поводка 12 вовлекает во вращение относительно своей оси блок шестерен 15 и 16. Ведомая шестерня 15 блока при этом перекатывается по центральной шестерне 10 и приводит во вращение вал 14 с шестерней 16, которая через промежуточную шестерню 18.и шестерню 13 вращает вал 5 с диском 2 и упрочняющими элементами 4. Одновременно через посредство кривошипа 11 диск 2 поворачивается относительно вала 9 или оси обрабатываемой детали 22. В результате сложения двух движений 3 упрочняющий элемент 4 совершает слож ное циклоидальное движение. При работе по схеме . 2 упрочняющий элемент 4 движется в плоскости поперечного сечения детал по эпициклоиде. Направления вращени кривошипа 11 и радиуса диска 2 совпадают. Направляющая и образующая окружности представляют собой траектории вращения кривошипа с центром в т.О и радиуса диска с центром в Т.1 при угле поворота кривошипа О (исходное положение) . Число арок эпициклоиды зависит о передаточного числа зубчатого механизма, т.е. от отношения частоты вращения диска 2 и частоты вращения кривошипа 11. При соотношении частот m 2 и совпадении направлений вращения каждый упрочняющий элемент диска движет ся по траектории двухарочной эпициклоиды (фиг. 3) и дважды за один оборот приводного вала 9 вступает во взаимодействие с поверхностью детали При соотношении частот m 4 взаимодействие бывает четырехкратным (фиг. 4). В т. V упрочняющий элемент имеет наибольщую скорость взаимодействия с поверхностью детали и малый угол атаки. Скорость зависит от числа i и соотношения радиуса кривошипа и радиуса диска (соответствен но е и Sg) . Угол атаки также зависит от этих величин (фиг. 3 и 4); при увеличении m угол атаки возрастает, поскольку возрастает крутизна арки. Следовательно, имеется возможность управлять скоростью взаимодействия и углом атаки, т.е. улучшить технологические возможности и эффективность работы устройства. Диск, ка правило,.оснащается большим числом упрочняющих элементов, поэтому за один оборот приводного вала 9 по поверхности детали в одном сечении будет нанесеио ударов N tn-n , где п- число упрочняющих элементов Точки взаимодействия распределяются на поверхности детали равномерно, .если упрочняющие элементы в процессе движения не сдвигаются на ободе диск Предлагаемое устройство не требуе обязательного вращения детали, поскольку вращакф ийся диск обкатывается по обрабатьгоаемой поверхности вкруго вую. 80 . 4 Таким образом, рекомендуется обрабатывать большегабаритные детали или детали находящиеся в собранном виде, в узле. Использование целочисленных и рациональных значений может вызвать опасение подвергнуть многократному упрочнению одни и те же участки поверхности детали. Для предупреждения этого явления передаточное число m должно быть иррациональным, например m 3,33 (3), которое получается при соотношении частот вращения радиуса диска и кривошипа 10:3. В этом случае эпициклоида является разомкнутый бесконечной, и повторные удары одного и того же упрочняющего элемента никогда не будут приходиться на один и тот же участок поверхности. Передаточное число гп изменяют в приводе устройства путем подбора шестерен 10, 15, 16 и 13. Другая картина взаимодействия упрочняняцего элемента с поверхностью детали наблюдается при их движении по гипоциклоиде. Переналадка привода устройства для сообщения упрочняющим элементам движения по гипоциклоиде производится следующим образом. Промежуточная шестерня 18 (фиг. 1) крепится на поводке 12, а сам поводок установлен на валу 9 с возможностью поворота в новое положение (фиг. 5), для чего ослабляют винт 19 и поворачивают поводок 12 вместе с блоком шестерен 15 и 16 и промежуточной шестерней 18 по чертежу против часовой стрелки до зацепления шестерни 18 с шестерней 13 на валу диска 2. При этом направление вращения диска -2 меняется на противоположное относительно вращения кривошипа 11, а эпициклоида транс(юрмируется в гипоциклочпу. Одновременно изменяется скорость взаимодействия и возрастает угол атаки, деформация более круто направляется в тело детали, снижается продолжительность взаимодействия, размеры и форма .отпечатка. На фиг. 6 представлена схема обработки детали при движении упрочняющего элемента по гипоциклоиде при /W 4. При т 3 имеет место трехарочная гипоциклоида, при т 3,33 (3) - разомкнутая бесконечная гипоциклоида. Сравнение фиг. 4 и 6 показывает, что в случае гипоциклоиды угол атаки больше, а продолжительность взаимодействия и длина отпечатка уМеньйаются т.е. путем замены закона движения по эпидиклоиде на гипоциклоиду можно регулировать режимы, обработки детали и достигать более высокой эффективности использования устройства. При tr - 1 по схеме фиг. 5 (движе ние по гипоциклоиде) траектория дви жения упрочняющего элемента трансформируется в окружность. Плоские поверхности рекомендуется;упрочнять если заменой шестерен установить /I 2 (фиг. 7). В этом случае гипоциклоида вырождается в диаметр боль шей окружности, а упрочняющий элеме (лучше тор) движется прямолинейно возвратно-поступательно. При упрочнении отверстий наиболее целесообразно применять схемы, изображенные на фиг. 3, 4, 6 и 7, где показано функционирование устройства в широк диапазоне режимов обработки при равенстве радиусов кривошипа и вращен центра шарика. На фиг. 6 дополнител но показан лариант использования это схемы для обработки вала. Однако он имеет недостаток, состоящий в том, что эффективность обработки вала резко снижена, поскольку при этой схеме упрочняющий элемент наносит только один удар за оборот кривошип а остальные арки траектории оказываются холостыми. Кроме того, требуется вращать вал. Указанные недостатки устраняются при использовании движения упрочняющих элементов по укороченным эпи- и гипоциклоидам, которые получаются, если радиус кривошипа больш радиуса вращения центра упрочняющего элемента, например шара, ролика, (фиг. 9 и 10), здесь выполняется условие е,.- е , Реализуется это путем замены на валу 5 диска 2 на диск меньшего диаметра. При этом необходимо иметь в виду, что размер диска выбирается с учетом размера вала и длины кривошипа. При движении упрочняющего элемента по четырехарочной укороченной эпициклоиде (фиг. 9) деталь (вал) помещена в центр вращения кривошипа. Упрочняющий элемент также четыре раза за оборот наносит удары по валу, но под большим углом атаки. Угол атаки уменьшается при переходе на укороченную гипоциклоиду (фиг. 10). При. укороченных эпи- и гипоциклоидах также необходимо использрвать иррациональные значения передаточного отношения. Схемы устройства при т 4 использованы для более наглядной и понятной демонстрации преимуществ предлагаемого изобретения. Таким образом, за счет упрочняющих деталей.( использование предлагаемого устройства расширяются его технологические возможности за счет обработки одним устройством с переналадкой еталей .типа отверстия и вала, без дополнительного вращения детали или непосредственно,в узле машины, повышается эффективность упрочняющей обработки поверхностей вращения за счет регулирования угла атаки и продолжительности взаимодействия упрочняющего элемента с деталью.

9

fZ

/

fS

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, имеющее корпус, в котором установлен с возможностью вращения диск с сепаратором и упрочняницими элементами, а также привод вращения диска в виде приводного вала и электродвигателя, о т л и ч а ю щ ве с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения эффективности упрочнякяцей обработки, устройство снабжено центральной шестерней, закрепленной в корпусе дополнительньм приводным валом, связанным с электродвигателем и имеющим кривошип с опорой, в которой с возможностью вращения размещен приводной вал диска с закрепленной на нем шестерней, а также поводком с установлен ными на осях промежуточной шестерней и блоком двух шестерен, одна из которых связана с центральной шестерней, а другая - через промежуточную тестер ню - с гаестерней на приводном валу диска, причем поводок установлен § на дополнительном приводном валу с W возможностью поворота и фиксации в двух положениях.

Напрадлающая окружност

Фиг.З Траектория дбижения центра шара Образуюшия окружность Траектория асмтра шара Напрабдяющоч окружность fff -радиус детали, Г радиус шара t -зксиен/npucumeff)

16 f5

18

S

19 ОПраздщаа oKpjpKHOcm т 4 Деталь

Траектории ддижема центра шора Иапрабляющаа окружносто Aema/ttt(6aa) Образующая окрижность Траектория дбиженияцентра шара напрабаяющм окружность Q I

Трабктория dSuKteifUff це/f/npa шара (po/tutra}

fiaapeS/ fOitioif вкружносазь ч

Г i -movKu fefSftama tSUf

geittoM

ffflUHO пута шара (ро/така)

Фиг.7

Образующая Of yjK/f cmo

TJ-Havajfo пути

Шар (рваик Фаг.8 0 разую1 цая 0((ружность Траектории дбиженая центра шара Нвпрадлягнкцаа окружное Дета/ (вал)

Фиг.9 Образуюи аа окружность У Траектории Обижена я центра шара Направ/тющаа окружность л л

Фиг.10 Off разуняная окружнос/nt