Деформирующий инструмент для накатывания с одновременной правкой деталей Советский патент 1991 года по МПК B24B39/00 

Изобретение может быть использовано в любой отрасли машино- и приборостроения при правке наружных поверхностей вращения с прямолинейной образующей с одновременным накатыванием.

Цель изобретения - повышение качества обработанных деталей.

На фиг.1 представлена общая схема воздействия инструмента на обрабатываемую деталь; на фиг.2 - ролик со средним упругим элементом; на фиг.З - то же. средний элемент выполнен в форме пустотелой тонкостенной замкнутой полости, заполненной упругой средой.

Ролик (фиг.2) состоит из двух накатных дисков 1 и 2 весьма высокой жесткости, напрессованных на ось 3. Диски разделяет втулка 4, на которую напрессовано кольцо 5, изготовленное из упругой резины с высокой жесткостью, На кольцо 5 напрессовано тонкостенное стальное кольцо 6. Диаметры дисков 1 и 2 и кольца 6 равны. В накатном приспособлении предусмотрена самоустановка ролика по образующей обрабатываемой детали 7.

Приспособление с роликом устанавливают в начале обрабатываемой поверхности и создают усилие накатывания Р, например, пружиной. Детали 7 сообщают вращение ролику - осевую подачу S. Ролик, вращаясь от детали 7, производит ППД ее поверхности.

На фиг.З показан вариант ролика, средний накатной элемент которого выполнен в форме пустотелой замкнутой тонкостенной полости 8, заполненной упругой средой 9.

При обкатывании обрабатываемой детали все описанные ролики последовательно занимают относительно нее три характерных положения (фиг.1). При этом усилие накатывания Р будет по-разному распределяться на накатные элементы ролика,

Пример. Необходимо выправить вал диаметром Оз 65 мм (Нз 32, 5 мм), длиной d 700 мм. Максимальная ожидаемая величина его прогиба F 0,35 мм. Конструктивно принимаем диаметр ролика D2 60 мм (R2 30 мм).

Для повышения эффективности процесса правки радиусы профилей крайних накат- ных дисков RI следует принимать минимально возможными.

Принимаем радиусы профилей крайних накатных дисков равными между собой: RI 1 мм.

Глубину упрочненного слоя а подсчитываем по формулам р

(1)

т 1+0,07р;(2)

,JL,

р Ri R2 R3 (

где Р - усилие накатывания на ролике; ат - предел текучести материала обрабатываемой детали;

р- приведенный радиус кривизны. Рассмотрим вначале работу ролика по фиг.1. Принимаем: усилие накатывания 0 р 1520 кг -const; расстояние между крайними профилями ролика t 220 мм, тогда f 0,04 мм. Принимаем жесткости роликов одинаковыми.

При обкатывании вогнутой поверхности 5 вала (положение II на фиг.1) усилие Р распределяется на два крайних элемента поровну. Глубина наклепанного слоя ai, pai читанная по формулам (1)-(3), составит ai 3,05 мм.

0 При обкатывании выпуклой поверхности детали (положение I) усилие Р полностью передается через средний накатный элемент. Однако, так как он выполнен цилиндрическим, то в формуле (3) слагаемое 5 i/R i обращается в ноль, а глубина наклепанного слоя 32 2,19 мм

31 32.

Когда вал в процессе обкатывания выпрямителя полностью или изначально ока0 жется не искривленным, усилие Р (положение III) распределится равномерно на все три профиля. В этом случае аз 1,27 мм.

5 Рассмотрим работу ролика по фиг.2. Принимаем те же исходные данные, что и в предыдущем примере. Кроме того, выбираем следующие величины жесткостей: жесткость нагружающей пружины, создающей

0 усилие накатывания Pj 100 кг/мм, жесткость крайних накатных элементов ji 60000 кг/мм, жесткость среднего элемента J2 40000 кг/мм.

При обкатывании вогнутой поверхности

5 вала, как и в предыдущем примере ai 3,05 мм.

При обкатывании выпуклой поверхности вала в связи с пониженной жесткостью среднего накатного элемента его радиус R2

0 искажается и увеличивается до R. Принимаем R12 90 мм. Тогда а12 1,72 мм.

При определенном соотношении жест- костей ji и J2, расстояния Ји прогиба вала f при обкатывании выпуклой поверхности вала она может прийти в соприкосновение со всеми тремя профилями. Тогда а 2 1,27 мм. После того, как вал в процессе правки выпрямится, усилие накатывания Р распределится между накатными элементами неравномерно, так как ji э J2. Известно, что

5

,Р У

Перепишем это уравнение для крайних накатных элементов в виде

Pl YlJl(5)

для СНЭ - в виде

Р2 Y2J2.(6)

Поделим почленно уравнения (5) и (6) друг на друга:

PI yiii

Р2

У2 J2

(7)

Кроме того, очевидно, что,.

2Pi + P2 P.(H)

Решая совместно систему уравнений (7) и (8), находим силы Pi и Р2. В нашем случае Pi 345 кг, Р2 830 кг. аз 1, 27 мм.

Анализируя данные таблицы, видим, что, наибольшая величина К у ролика с тре- мя профилями, когда ji J2. Следовательно, эффективность процесса правки и качество обработки в последнем случае наивысшие. При эффективность растет с увеличением разницы между ji и J2.

Предлагаемыми роликами можно обрабатывать валы с прямолинейной образующей, например, цилиндрические или конические, причем в поперечном сечении вал может быть не круглым, а, например, эллипсным и т.п.

Обработку вала можно вести одним или несколькими роликами, которые располагают по окружности вала. При этом каждый ролик должен нагружаться упругим элементом (на- пример, пружиной) и иметь возможность самоустановки по образующей детали. Формула изобретения 1. Деформирующий инструмент для накатывания с одновременной правкой дета-

10

15

20 25

30

35 40

лей типа вала, содержащий три накатных элемента, из которых два крайних выполнены в виде соосных дисков с одинаковой жесткостью равного диаметра со скругленным профилем, а средний - в виде диска с прямолинейной образующей, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества обработанных деталей, средний накатной элемент выполнен с жесткостью, равной или меньшей жесткости двух крайних накатных элементов, при этом диаметры всех накатных элементов равны.

2.Инструмент поп.1,отличающий- с я тем, что средний накатной элемент выполнен упругим.

3.Инструмент поп.1,отличающий- с я тем, что средний накатной элемент выполнен из резины.

4.Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что средний накатной элемент выполнен из полиуретана,

5.Инструмент по пп.1 и2,отличаю- щ и и с я тем, что он снабжен металлической обечайкой, смонтированной на упругом среднем элементе.

6.Инструмент поп.1,отличающий- с я тем, что средний накатной элемент выполнен пустотелым в виде тонкостенной оболочки.

7.Инструмент по пп.1 и 6, отличающий с я тем, что средний накатной элемент заполнен упругой средой.

8.Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что крайние накатные элементы выполнены со скруглениями одинакового радиуса.

9.Инструмент поп.1,отличающий- с я тем, что крайние накатные элементы выполнены со скруглениями разного радиуса..

Изобретение относится к машино- и приборостроению при обработке валов с прямолинейной образующей для правки и накатывания. Цель изобретения - повышение качества обработанных деталей Ролик 7 выполнен из трех накатных элементов. Два крайних элемента выполнены в виде дисков 1 и 2 высокой жесткости, которые имеют радиусный профиль, напрессованы на ось 3 и разделены втулкой 4. Средний накатной элемент имеет меньшую жесткость - на втулку 4 напрессовано кольцо 5 из упругого материала, например резины, а на него надето тонкостенное стальное кольцо 6 Ролик самоустанавливается по образующей детали 7 При обкатывании вогнутой поверхности вала (положение II) работают диски 1 и 2, осуществляя интенсивное ППД поверхности. При обработке выпуклой поверхности (положение I) в связи с упругостью среднего элемента интенсивность ППД резко уменьшается За счет этой разницы ППД идет процесс правки 8 з п ф-лы, 3 ил , 1 табл (л 2

э

Фиг. I

А

t