Устройство для упрочнения шариков

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ШАРИКОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Алифанов Александр Викторович Гагасов Александр Матвеевич Лях Анатолий Александрович Алехнович Владимир Никифорович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для упрочнения шариков, включающее винт и гайку, кинематически связанную с винтом посредством шариков, расположенных в винтовой канавке, отличающееся тем, что гайка снабжена подающим и выпускным каналами, а винт выполнен полым и снабжен конусом, установленным с возможностью продольного перемещения в полости винта, причем стенка винта имеет переменное сечение уменьшающееся в направлении от подающего канала к выпускному.(56) 1. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. -Машиностроение, 1978. - С. 136-138. 2. Патент России 2056265, МПК В 24 В 11/02, 1997. 3. Пясик И.Б. Шариковинтовые механизмы. - Киев Машгиз, 1962. -С. 5-12. 31152006.10.30 Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к поверхностному упрочнению шариков в холодном состоянии отделочно-упрочняющей обработкой. Известно устройство для упрочнения роликов. Обрабатываемые ролики подаются из бункера на валки и, вращаясь между валками перемещаются в рабочую зону под деформирующий шар, установленный в обкатном устройстве. Обкатывание осуществляется шаром под действием тарировочной пружины при осевой подаче ролика. Вследствие наличия фасок у торцов роликов в момент окончания обкатывания происходит затягивание следующего ролика под деформирующий шар 1. К недостаткам следует отнести невозможность обработки на данном устройстве деталей типа шариков, низкую стойкость обкатывающего инструмента и невысокую производительность процесса. Известно также устройство для упрочняющей обработки шариков. Оно содержит привод вращения и диски с конической поверхностью. Верхний установлен с возможностью осевого регулирования и перемещения, а нижний - с возможностью вращения. При этом конические поверхности дисков имеют разную конусность, а их вершины направлены в одну сторону. Шарики помещаются между дисками и обкатываются 2. Недостатками данного устройства является то, что на данном устройстве невозможно обрабатывать закаленные шарики на большую глубину из-за невысокой стойкости дисков при обработке закаленных поверхностей, а также невысокая производительность устройства. Наиболее близким по технической сущности является шариковинтовой редуктор, который служит для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Он представляет собой двухзвенный винтовой механизм, состоящий из винта и гайки,причем каждый элемент этого механизма обладает одной степенью свободы (вращение или поступательное движение). Для уменьшения потерь на трение между гайкой и винтом в винтовые канавки специального профиля помещены стальные шарики, цепь которых замыкается с помощью возвратного канала 3. К недостаткам следует отнести неравномерность распределения усилий, действующих на шарики, замкнутость системы и невозможность поверхностного упрочнения шариков на данном устройстве. Задачей предложенной полезной модели является обеспечение возможности поверхностного упрочнения закаленных шариков, повышение их прочностных характеристик,устранение разброса показаний прочностных характеристик и повышение производительности процесса упрочнения. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для упрочнения шариков,включающем винт и гайку, кинематически связанную с винтом посредством шариков,расположенных в винтовой канавке, гайка снабжена подающим и выпускном каналами, а винт выполнен полым и снабжен конусом, установленным с возможностью продольного перемещения в полости винта, причем стенка винта имеет переменное сечение, уменьшающееся в направлении от подающего канала к выпускному. Поверхностное упрочнение закаленных шариков обеспечивается обжимом их в предложенном устройстве и обкаткой по всей поверхности. За счет регулировки усилия обжима упрочнение происходит равномерно по всей поверхности. Так как мы создаем большие усилия обжима, а силы действуют навстречу друг другу, то деформирование происходит на большую глубину, что устраняет разброс показаний прочностных характеристик. Повышение производительности процесса упрочнения достигается за счет автоматического действия системы. На фигуре представлена схема устройства для упрочнения шариков. Устройство для упрочнения шариков включает винт 1 и гайку 2, кинематически связанную с винтом 1 посредством шариков 3, расположенных в винтовой канавке 4. Гайка 2 снабжена подающим 5 и выпускным 6 каналами. Винт 1 выполнен полым и снабжен конусом 7, установленным с возможностью продольного перемещения в полости 8 винта 1 2 31152006.10.30 посредством гайки 9. Противоположная часть винта 1 крепится в патроне 10 токарного станка (на чертеже не показан). Гайка 2 установлена неподвижно на направляющих токарного станка (на чертеже не показаны). Устройство снабжено накопителем 11 шариков. Устройство работает следующим образом. Установив устройство в патрон 10 токарного станка (на чертеже не показан), при помощи гайки 9 перемещаем конус 7 в полости 8 винта 1 и тем самым устанавливаем необходимый зазор между внутренней стенкой гайки 2 и наружной стенкой винта 1. После приведения в движение винта 1 из накопителя 11 шариков через подающий 5 канал шарик 3 попадает в винтовую канавку 4 и перекатывается в ней, меняя площадку контакта со стенками винтовой канавки 4, одновременно обжимаясь по всей своей поверхности. Переместившись в канавке до выпускного 6 канала, шарик 3 выпадает в поддон. Равномерность усилий обжатия шарика 3 регулируется при помощи конуса 7. В лаборатории ФТИ была проведена обработка партии шариков ОАО МПЗ 3/8// в количестве 102 шт. Обработку проводили в устройстве по патенту России 2056265 и в предложенном устройстве. Испытывали шарики после обработки в лаборатории механических испытаний ОАО МПЗ. Испытания показали увеличение твердости шариков с 6162 до 64-65 . Нагрузка разрушения возросла с 49-63 кН до 74-75 кН, а разброс усилия разрушения уменьшился с 14 кН до 1 кН. Металлографические исследования показали изменение структуры и величины напряжений на глубину до 60 мкм в первом случае и на глубину не менее 1/3 диаметра шарика (для шариков диаметром 3/8// это 3175 мкм). Результаты испытаний представлены в таблице. Устройство Предложенное устройство позволяет улучшить качество шариков для подшипников повысить их стабильность и надежность. Данное устройство найдет широкое применение в подшипниковой промышленности. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3