Устройство для упрочнения и образования регулярного микрорельефа Советский патент 1993 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к металлообработке, в частности к обработке методом по- . верхностногопластического деформирования (ППД),

Известны устройства для упрочнения, включающие рабочий орган вибромашины с закрепленным на нем контейнером, содержащим обрабатываемую деталь и упрочняющие (деформирующие) элементы - обычно шарики, дробь. Колебательные движения рабочего органа обусловливают соударение детали с шариками, следствием чего является упрочнение детали и улучшение микро- профиля ее поверхности.

В качестве прототипа выбрано устройство, состоящее из неподвижной опоры и рабочего органа -упруго подвешенной виброплатформы, на которой установлены возбудители колебаний, например, в виде синхронно вращающихся эксцентриков. К

рабочему органу прикреплено приспособление - контейнер для фиксации одной или нескольких обрабатываемых деталей, служащее одновременно емкостью для шариков. Ударный импульс, а, следовательно, глубина и степень деформации - основные параметры упрочнения связаны с размером и массой отдельных шариков. Повышение ударного импульса при одних и тех,же деформирующих элементах требует увеличения амплитуды и частоты колебаний рабочего органа.

Недостатки устройства связаны с тем, что колеблющаяся масса включает в себя рабочий орган вибрационной машины с возбудителями колебаний, контейнер с деталью, шарики. Причем масса контейнера и шариков составляет значительную часть колеблющейся массы. Это обуславливает высокие энергозатраты при обработке. Кроме

vi

00

XI

а

ю

того, сравнительно велики и трудозатраты, что вызвано повышенной трудоемкостью подготовительно-заключительных работ по загрузке и разгрузке контейнеров, особенно в случае обработки крупногабаритных деталей. Отсутствует также возможность образования благоприятного в эксплуатационном отношении регулярного микрорельфа. ...... , . :..:. ..

Целью изобретения является снижение затрат на обработку и расширение технологических возможностей.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее неподвижную опору с установленным на упругой подушке рабочим органом и возбудителями колебаний, приспособление для установки обрабатываемых деталей, закрепленное на рабочей рр- гзне, а также деформирующие элементы, снабжено съемной кассетой с механизмом подачи, закрепленными на неподвижной опоре, верхним и нижним ограничителями свободного хода деформирующих элементов. При этом деформирующие элементы (ДЭ) выполнены в виде разъёмных и сменных стержней, устанрвленных: в кассете с возможностью осевого перемещения из условия образования :проёкЦиями точек пере- сеч ения их осей, с .горизонтальной плоскостью на каждую из двух пересекающихся прямых, лежащих в этой плоскости, рядов точек с портря нным шагом. Верхний ограничитель свободного хода ДЭ может быть выполнен в виде плиты-6тражателя, установ лённой с возможностью регулировочного перемещений относительно кассеты.С целью., повышения производительности устройствр может быть снабжено дополнительным приспособлением для установки деталей, размещенным над кассетой оппозитно основному приспособлению с возможностью регули1 ро вани я расстояния #окассеты,

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, для обработки длй н номёрн ых деталей; на фиг.2 - блок-схема устройства для обработки деталей типа тел вращения, например колец крупногабаритных подшипников; на фиг.З - эскиз кассеты; на фиг.4 - варианты исполнения стержневых ДЭ.

Заявляемое устройство сострит из сле- дукпцих основных элементов (фиг.1): рабочего органа (платформы) 1 на упругой подвеске (подушке) 2, снабженного возбудителями колебаний 3 и приспособлениями для крепления 4 деталей 5, кассеты 6 с подвижно установленными ДЭ 7. Кассета 6 посредством механизма ее перемещения 8 соединена с .опорой 9 (Фундаментом или .станиной 10). ДЭ имеют ограничители свободного хода - ограничитель подъема 11 и ограничитель нижнего положения 12. Ограничитель подъема ДЭ выполнен в виде плиты-отражателя 11, установленного с

возможностью изменения расстояния от него до кассеты, в данном случае - при помо- щи винтоврй пары 13.

Устройство, предназначенное для обра- бртки колец подшипников (фиг.2) состоит из

рабочего органа 1 на упругой подвеске 2, оборудованного возбудителями колебаний 3 и приспособлением для крепления дета- лей 5, Устройство содержит кассету или магазин кассет 6 с ДЭ 7. Отличительной

особенностью данного варианта исполнения устройства является то, что оно снабжено Дополнительным приспособлением 4 для установки деталей 5, размещенным над кассетой оппозитно основному приспособлению с возмржно стыо, регулировки расстояния до кассеты. .

. -: На фиг.З приведен эскиз кассеты со схемой расположения ДЭ. Кассета представляет собой .перфорированную деталь 6, в

отверстия 14 которой с зазором установлены ДЭ 7. ДЭ установлены таким образом, чтобы при перемещении кассеты и детали относительно друг друга, например при продольной (Упрод) и поперечной (Упопер) подаче;

обеспечивалось равномерное деформирование поверхности, характеризуемое шагом t{ti) (фиг.З), Это достигается тем, что ДЭ расположены в кассете так, чтобы проекции точек пересечения осей ДЭ с горизонталь

ной плоскостью на каждую из двух пересекающихся прямых (в данном случае - ортогональных и совпадающих с направлениями продольной и поперечной подачи)ле- жащйх в этой плоскости образовывали бы

ряд точек с постоянным шагом/t(t1). .

На фиг.4 приведены варианты выполнения ДЭ:.

с двумя ограничителями. - нижнего положения (пружинное кольцо 15). и ограничитель подъема (буртик бойка 16), боек сменный;.

с одним ограничителем нижнего положения - буртиком 17 (роль другого ограничителя выполняет отражатель);

разъемный, позволяющий устанавливать для увеличения массы ДЭ несколько (N) промежуточных элементов 18, в том числе из материала, имеющего повышенную плотность;

облегченный - с навинчивающимися ограничителем нижнего положения 19 и бойком 20.

Устройство работает следующим обря зом.

Деталь 5 фиксируется приспособлением 4 на рабочем органе 1. При помощи мет ханизма подачи 8 кассета 6 подводится к детал и и устанавливается в рабочее положение. Возбудители колебаний 3 приводят в движение виброплатформу. При соударении обрабатываемой детали 5 с ДЭ происходит ее упрочнение методом ППД. При необходимости механизм 8 обеспечивает подачу кассеты относительно детали 5 в процессе ее обработки. В результате соударения с обрабатываемой деталью ДЭ 7 подбрасываются вверх. Высота подбрасывания ограничивается плитой 11, а нижнее положение задается соответствующим ограничителем 12, Ограничитель 11 выполнен с возможностью изменения расстояния от него до кассеты, например при помощи пары винт-гайка 13.

Устройство для обработки колец (фиг,2) действуетаналогичным образом, стой лишь разницей, что устройство для крепления обрабатываемых деталей 4 обеспечивает ее вращение. В процессе работы устройства подбрасываемые после соударения с нижней обрабатываемой деталью ДЭ соударя- ются с верхней, производя ее обработку.

Преимуществами заявляемого устройства по сравнению с прототипом являются следующие. .Снижены энерго- и трудозатраты при обработке. Это следует из отсутствия необходимости применения контейнеров и шариков, а, следовательно, уменьшения колеблющейся массы и исключения операций по загрузке и выгрузке деформирующих элементов. Как известно, наибольшим эффектом упрочнения обладают устройства, отрегулированные таким образом, что соударение обрабатываемой детали с ДЭ происходит в противофазе, а точнее - когда их скорости имеют наибольшие значения и направлены навстречу друг к другу. Следовательно, периоды колебания рабочего органа должны быть кратны периодам колебаний ДЭ, и это отношение обычно не менее 2. Введение ограничителя подъема ДЭ в виде отражателя, во-первых, облегчает регулировку устройства, а во-вторых,.обеспечивает уменьшение периода колебаний ДЭ, тем самым повышается производительность процесса и уменьшаются энергозатраты за счет исключения непроизводительных (без соударения с деталью) циклов колебания детали. В случае установки в качестве отражателя второй обрабатываемой детали, производительность процесса ППД увеличивается примерно вдвое. Существенно повышается возможная глубина и степень деформации при упрочнении, что является следствием

увеличения энергетических возможностей устройства. При необходимости устройство позволяет получать различные варианты благоприятного в эксплуатационном отно- 5 шении регулярного микропрофиля поверхности (ГОСТ 24773-81) обрабатываемых деталей - для этого скорость перемещения кассеты относительно детали (или скорость движения самой детали) должна быть посто10 я нной. К наиболее существенным преимуществам устройства относится также то, что оно реализует машинный способ обработки, в то время как прототип - аппаратный. Это позволяет обеспечить высокое качество

15 обработки деталей, что особенно важно при обработке точных элементов, например резьб или контактных поверхностей елочных замков лопаток газотурбинных двигателей. /. .: 0 Формулаизобретен и я

1. Устройство для упрочнения и образования регулярного микрорельефа, содержащее неподвижную опору с установленным на упругой подушке рабочим органом и воз5 будителями колебаний, приспособление для установки обрабатываемых.детзлей, закрепленные на рабочем органе, а также деформирующие элементы, отличаю щ е е- с я тем, что, с целью снижения затрат на

0 обработку и расширения технологических возможностей, оно снабжено съемной кассетой с механизмом подачи, закрепленными на неподвижной опоре, верхним и нижним ограничителями свободного хода

5 деформирующих элементов, при этом последние выполнены в виде разъемных и сменных стержней, установленных в кассете с возможностью осевого перемещения из условия образования проекциями точек пе0. ресечения их осей с горизонтальной плоскостью на каждую из двух пересекающих прямых, лежащих в этой плоскости рядов точек с постоянным шагом. . 2. Устройство по п.1, о т л и чаю щ е е5 с я тем, что, с целью упрощения регулировки устройства и повышения производительности, верхний ограничитель свободного хода деформирующих элементов выполнен в виде плиты-отражателя, установленной с

0 возможностью регулировочного перемещения относительно кассеты.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е- с я тем, что, с целью повышения произво- 5 дительности, оно снабжено дополнительным приспособлением для установки деталей, размещенным над кассетой оппо- зитно основному приспособлению с возможностью регулировки расстояния до кассеты.

Использование: металлообработка, в частности упрочнение методом поверхностного пластического деформирования (ППД). Сущность, изобретения: устройство содержит неподвижную опору с установленной на упругой подвеске виброплатфо рмой, к кото- рой прикреплено приспособление для фиксации обрабатываемой детали. Устройство содержит также кассету (или магазин кассет) с механизмом подачи, закрепленную на неподвижной опоре, содержащей подвижные в осевом направлении деформирующие элементы. Деформирующие элементы снабжены ограничителями свободного хода, один из которых может быть выполнен в виде плиты-отражателя, и расположены в кассете таким образом, чтобы при обработке ППД образовывался регулярный микрорельеф.Для увеличения производительности устройство снабжено дополнительным регулируемым креплением детали. 2 з.п.ф-лы. 4 ил. ел С