Способ чистовой обработки пластическим деформированием торцевых поверхностей деталей Советский патент 1992 года по МПК B24B39/00 B24B39/06 

Изобретение относится к машиностроению и можегбыть использовано для чистовой и декоративной обработки торцовых поверхностей деталей типа дисков, колпачков, крышек с плоским и сферическим дном и т.д.

Известен способ обработки торцовой поверхности шариком, содержащий оправку с обкатным инструментом в виде шарика, закрепленного в суппорте токарного станка. Обработка торца вращающейся детали, зажатой в патроне производится путем введения шарика в контакт с деталью с определенным усилием и поперечной подачи суппорта с инструментом-обкатником.

Однако этот способ малопроизводителен. Кроме того, он не позволяет получить

качественного рельефа прокатки,так как отсутствует взаимосвязь между величиной деформации, шагом (подачей) и диаметром шарика, при обкатке металл сдвигается в сторону направления подачи, образуя выпуклости, приводящие к изменению величины деформации. Нестабильность процесса ухудшает качество.

Известно также устройство для обкатывания конических поверхностей, содержащее сепаратор с роликами, расположенный в корпусе. При вращении детали в неподвижном корпусе, или наоборот, производится обработка обкатной конусной поверхности детали. Это устройство позволяет производить обкатку только конусных поверхностей. При обкатке образуется конVI

xi О Ю ГО

ел

Сл

такт в виде линии по образующей конуса. В связи с этим возникают значительные уси: лип деформации.

Наиболее близким по технической cyui- ности решением к заявленному способу яв- ляется, выбранный в качестве прототипа, многороликовый самоустанавливающийся обкатник. содержащий сепаратор с деформирующими роликами и гибкое опорное колесо, размещенные в корпусе.

Обкатка данным обкатником производится путем вращения корпуса с прижимом роликов к торцовой поверхности неподвижно закрепленной детали.

Недостатками этого устройства являют- ся большое усилие деформации, невысокое качество обкатанной поверхности, так как металл плохо течет, низкая производительность в связи с длительностью обкатки и необходимостью зажима детали.

Целью изобретения является повышение производительности и улучшение качества поверхности.

Указанная цель достигается тем, что обработку производят инструментом, осна- щенным оправкой с канавками для перемещения деформирующих элементов, выполненных в виде шариков, деталь свободно размещают между оправкой и сепаратором, обращенные друг к другу поверхности которых выполнены ответными форме обрабатываемой поверхности, вращение сообщают оправке, а усилием деформирования воздействуют на заготовку через оправку, при этом шарики расположе- ны в сепараторе попарно на взаимно перпендикулярных осях, шарики каждой пары расположены по разные стороны от центра сепаратора, расстояние от которого до одного из шариков каждой пары больше рас- стояния до другого шарика, а расстояние до каждой последующей пары шариков больше расстояния до предыдущей.

При обработке деталей с плоской торцовой поверхностью параметры обработки оп- ределяют, исходя из соотношения:

Rn - | + (2п + 1) -JhfDui-h),

h 0,067 Ош,

где п - порядковый номер шарика в направ- лении от центра;

Rn - радиус расположения n-го шарика, мм;

d диаметр необработанного пятна в центре обрабатываемой поверхности, мм;

Ьш - диаметр шарика, мм.

При обработке деталей со сферической торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношения

Rn (R9+ г) sin 57,296

Rn

Rg +

Рщ 2

где Ro - радиус наружной сферической поверхности детали, мм.

Заявленный способ отличается тем, что обработку производят инструментом, оснащенным оправкой с канавками для перемещения деформирующих элементов, выполненных в виде шариков; деталь свободно размещают между оправкой и сепаратором, обращенные друг к другу поверхности которых выполнены ответными форме обрабатываемой поверхности; вращение сообщают оправке, а усилием деформирования воздействуют на заготовку через оправку; шарики расположены в сепараторе попарно на взаимно перпендикулярных осях, шарики каждой пары расположены по разные стороны от центра сепаратора, расстояние от которого до одного из шариков каждой пары больше расстояния до другого шарика, и расстояние до каждой последующей пары шариков больше расстояния до предыдущей,

Кроме того, при обработке деталей с плоской торцовой поверхностью параметры обработки определяют, исходя из соотношений

Rn

4 + (2п+1)(Ош-Ь).

При обработке деталей со сферической торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношения

Df) sin 57,296 5 0-Rn (Ra+ 57,296

R3 +

ш

На фиг.1 изображен вид устройства в разрезе; на фиг.2 изображено сечение по А-А фиг.1; на фиг.З изображен чертеж заготовки; на фиг,4 изображен чертеж обработанной детали.

Способ осуществляется на устройстве, состоящем из корпуса 1 с вкладышем 2. В корпусе закреплен, с возможностью вращения, сепаратор 3 с шариками 4. Снаружи к корпусу прикреплен съемник 5, через который проходит оправка 6, закрепленная в патроне 7. На торце оправки 6 имеются канавки 8.

Способ осуществляется следующим образом.

На шарики 4, выступающие из сепаратора 3, устанавливается обрабатываемая деталь-заготовка 9 (см. фиг.З). Включается вращение шпинделя и вращающейся оправке 6 сообщается осевое перемещение до упора в заготовку 9 с некоторым усилием и выдержкой. При этом шарики 4, вдавливачсь в тело заготовки 9, прогибают ее стенку в канавки 8, образуя замкнутые концентрические канавки с поверхностью высокой чистоты (малой шероховатостью). Закаленная сферическая поверхность вкладыша 2 не позволяет шарикам вдавливаться в него. При обкатке наружные слои металла на заготовке текут к периферии и цилиндрический поясок несколько уменьшается по диаметру, охватывая оправку. При ходе оп- равки 6 вверх деталь, упираясь в съемник 5 снимается с оправки и оправка занимает верхнее исходное положение.

Пример 1. Обработка производилась с помощью описанного устройства (см. фиг.1) на сверлильном станке модели 2Н18.

обработки было взята заготовка детали крышка (см. фиг.З). изготовленная холодной штамповкой из латунной ленты толщиной 0,8 мм с наружной сферой Ra 55 м. Исходная шероховатость торца детали перед обработкой была Ра 3,2 мкм по ГОСТ 2789-78. Сферический торец вкладыша 2 (см. фиг.1) имел шероховатость Ra 0,8 мкм и твердость НРСэ 55-60. Оправка 6 изготав- ливалась в соответствии с внутренним контуром детали, вначале не термообработанной, а затем,после обкатки ее торца без детали, по отпечатку траекторий движения шариков, делались канавки глубиной 0,3мм. Затем производилась термообработка до твердости НРСэ 55-60.

Вначале производится выбор параметров обработки.

Задавались параметры шариков DUJ 8 мм

Определялась величина деформации

h 0,067 Dm , h 0,544 мм.

Однако, эта величина деформации была скорректирована в сторону уменьшения, так как требовала больших усилий и была принята h 0,2 мм.

Определялся шаг (расстояние между впадинами после обработки)

., ,

t 2л| Dm h - h2 ,2 - 0,22 . 2,5 мм

Определялся зазор между первым и вторым шариками

С 2t - Ош 2-2,5 - 8 - -3 мм.

Отрицательная величина свидетельст- вовала о том, что шарики перекрывались на 3 мм. Поэтому для их свободного вращения необходимо их раздвинуть на 3 мм и дать еще гарантированный зазор 0,5 мм.

Определялся диаметр необработанного пятна:

d С + 0,5 3 + 0,5 3,5 мм.

Определялись радиусы расположения шариков в плоском сепараторе

.о

R,1- | (2п 1) jh D,,, h2- -3,-f + (2-1 - 1)4о.2-8-0.22- 3

мм

Аналогично определялись остальные радиусы

R.1 5,5 мм.Рз1 8 MM.R41 10,5 мм, R51 13 мм,Re1 15.5 MM. 18 мм, Re1 20,5 мм

Определялись радиусы расположения шариков в сферическом сепараторе:

D

Ri- (Ra + -2-)-sin 57,296

Rl

R8+

(55 + | ) 57, 2,98 MM .

255+|

Аналогично определялись остальные радиусы

R2 5,48 ммЛз 7,96 MM,RA 10,43 мм, R o 12,88 MM,Re 15,31 MM. R 17,71 мм, Rs 20,08 мм.

В соответствии с расчетными размерами был изготовлен сферический сепаратор с радиусом по средней линии

Гс R3 + -г- 59 мм толщиной m 6 мм.

Шарики в сепараторе располагались по разную сторону от оси вращения чередующимися парами на взаимно перпендикулярных осях (см. фиг.2). На горизонтальной оси, на расстоянии RI 2,98 мм от центра располагался первый шарик, затем, на этой же оси, по другую сторону от центра, на расстоянии R2 5,48 мм располагался второй шарик. Затем, на вертикальной оси на расстоянии Ra 7,96 мм - третий шарик и по другую сторону от центра на этой же оси на расстоянии R4 10,43 мм - четвертый шарик. После этого вновь на горизонтальной, а затем вертикальной оси в таком же порядке располагались следующие пары шариков. Такое расположение шариков позволяло минимальным количеством шариков обкатать всю торцовую сферическую поверхность детали, не оставляя необработанных мест.

Заготовка (см. фиг.З) устанавливалась на шарики сепаратора выпуклой стороной вниз. Оправке, закрепленной в патроне, сообщалось 600 об/мин и она вводилась в контакт с заготовкой с усилием 8-10 кг. В таком положении давалась выдержка 2 с. Затем оправка поднималась вверх, и деталь, упершись в съемник 5 (см. фиг. 1), сбрасывалась. При этом из-за расположения шариков на взаимно перпендикулярных осях примерно в равном количестве, дробления на поверхности готовой детали (см фиг.4) не наблюдалось Другое расположение шариков приводило к ухудшению качества обработанной поверхности Расположение нескольких шариков на од- ном радиусе резко увеличивало усилие деформации и соответственно время обработки.

Замеры шероховатости обработанной поверхности показали Ra 0,2 мкм по ГОСТ 2789-78 При величине деформации h 0,2 мм непрокатанных ленточек между соседними канавками не было После последующего хромирования обкатанная поверхность детали имела красивый деко- ративный вид Покрытие имело хорошую адгезию и имело яркий блестящий цоет. Покрытие, для сравнения,на необкатанной поверхности детали было матовым и пористым,

Проведенные после испытания замеры размеров детали показали их соответствие расчетным, что подтверждает правильность выведенной зависимости при выборе параметров обработки

Предложенный способ может быть осуществлен простейшими средствами на любом предприятии Он позволяет легко осуществить автоматизацию ручного труда и заменить трудоемкий процесс шлифова- ния и полирования деталей с его вредными условиями труда, имеющий широкое распространение на многих предприятиях

Формула изобретения

1. Способ чистовой обработки пластиче- ским деформированием торцовых поверхностей деталей, при котором связанный с приводом вращения инструмент, содержащий сепаратор с деформирующими элементами, вводят в контакт с поверхностью детали и воздействуют на заготовку усилием деформирования о направлении оси инструмента, отличающийся тем что с целью повышения производительности и улучшения качества поверхности, обработку производят инструментом оснащенным оправкой с канавками для перемещения деформирующих элементов, выполненных в виде шариков, деталь свободно размещают между оправкой и сепаратором, обращенные одна к другой поверхности которых выполнены ответными форме обрабатываемой поверхности,-вращение сообщают оправке, а усилием деформирования воздействуют на заготовку через оправку, при этом шарики расположены в сепараторе попарно на взаимно перпендикулярных осях, шарики каждой пары расположены по разные стороны от центра сепаратора, расстояние от которого до одного из шариков каждой пары больше расстояния до другого шарика и расстояние до каждой последующей пары шариков больше расстояния до предыдущей.

2 Способ по п1,отличающийся тем, что при обработке деталей с плоской торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношений

с

Dji

Rn j ь(2п н 1)h(Dui-h),

h 0,067 Dui,

где п - порядковый номер шарика в направлении от центра,

Rn - радиус расположения n-го шарика, мм

d - диаметр необработанного пятна в центре обрабатываемой поверхности, мм,

Ош - диаметр шарика, мм.

3 Способ по п 1, отличающийся тем, что при обработке деталей со сферической торцовой поверхностью параметры обработки определяют из соотношэния

D

Rn

Rn (R,+ г) sin 57,296

2R, +

где R-з - радиус наружной сферической поверхности детали, мм

Фиг i

fc/Й J

Редактор Н.Соколова

Составитель К. Крючков Техред М.Моргенал

ФиеА

Корректор П.Гереши

Использование: чистовая и декоративная обработка деталей типа дисков, колпачков, крышек с плоским и сферическим дном. Сущность изобретения: оправку с торцом, выполненным в форме внутреннего контура детали, устанавливают с возможностью вращения, а обработку производят осевым перемещением оправки на деталь, расположенную на обкатном инструменте, содержащем шарики, расположенные в сепараторе по разные стороны от оси вращения чередующимися парами на взаимно перпендикулярных осях. На деталь воздействуют вращающейся оправкой, имеющей на торцовой поверхности канавки, соответствующие траекториям движения шариков. Затем оправку поднимают вверх, а деталь сбрасывают. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С