Выглаживающий инструмент

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Выглаживающий инструмент, содержащий закрепленный в корпусе пластмассовый носитель, имеющий выглаживающие элементы, отличающийся тем, что выглаживающие элементы выполнены в виде шариков,хаотично расположенных в объеме носителя, причем носитель дополнительно содержит частицы твердой смазки, например графита. 513 Полезная модель относится к машиностроению и касается инструмента для финишной обработки поверхностей методом выглаживания. Известен инструмент для выглаживания, содержащий державку, на которой закреплен алмаз, имеющий полусферическую выглаживающую поверхность 1. Недостатком этого инструмента является ограниченная область его использования, поскольку жестко закрепленный в державке алмаз плохо копирует рельеф обрабатываемой поверхности (близко расположенные углубления, впадины, резьбы, канавки и т.д.), легко повреждается при биении поверхности обрабатываемой детали вследствие ее эксцентриситета. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является выглаживающий инструмент, содержащий корпус, в котором в пластмассовом основании заглублены выглаживающие элементы в виде алмазов,имеющих выступающие под поверхностью носителя выглаживающие закругленные поверхности 2. Этот инструмент имеет те же недостатки. Техническая задача состоит в том, чтобы улучшить копирование инструментом рельефа выглаживаемой поверхности (впадин, канавок, резьб), обеспечив при этом его безотказную работу. Задача достигается тем, что в выглаживающем инструменте, содержащем корпус, в котором закреплен пластмассовый носитель, имеющий выглаживающие элементы, последние выполнены в виде шариков, хаотично расположенных в объеме носителя, причем носитель дополнительно содержит частицы твердой смазки, например графита. При такой конструкции инструмента выглаживание осуществляется полимеркомпозиционным материалом, матрицей (связующим) которого является пластмасса, а наполнителем - микрошарики и частицы графита (их форма не имеет значения). В отличие от прототипа выглаживание поверхности осуществляется не только выглаживающими элементами, расположенными на поверхности носителя, но и в глубине его. Это происходит при прижатии композита к вращающейся обрабатываемой детали, поверхность которой имеет выступы, канавки и т.д., т.к. пластмасса в результате трения разогревается, шарики перемещаются в направлении вращения детали и инструмент приобретает поверхность, имеющую рельеф обрабатываемой детали. Частицы графита, расположенные между шариками, уменьшают трение между ними и обрабатываемой поверхностью, предотвращая чрезмерный разогрев пластмассы, который снижает выглаживающее действие шариков. Выглаживание осуществляется без применения смазочно-охлаждающих жидкостей. В этом случае твердая смазка натирается на поверхность обрабатываемой детали, значительно уменьшая коэффициент трения. Унос части шариков вместе с пластмассой в результате обработки впадин или выступов не приводит к выходу инструмента из строя (как у прототипа), поскольку выглаживающие элементы расположены в объеме носителя. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен выглаживающий инструмент в разрезе,закрепленный в резцедержателе токарного станка, и обрабатываемая деталь, установленная в его зажимах на фиг. 2 - фрагмент инструмента и детали после приработки их поверхностей в результате трения при вращении детали и радиального усилияинструмента. Инструмент содержит корпус 1, в котором закреплен пластмассовый носитель 2 цилиндрической формы с плоским рабочим торцом. Носитель 2 имеет выглаживающие элементы в виде шариков 3, хаотично расположенных в его объеме (теле), носитель 2 дополнительно содержит частицы 4 твердой смазки (графита). Инструмент закреплен в резцедержателе 5 токарного станка, а обрабатываемая деталь 6 в его кулачковом зажиме. Пример 1. Полимеркомпозиционный носитель 2 имеет следующий объемный состав 20-40- полиамид 66 510- графит фракции - 200100 мкм остальное - стальные шарики 3 (закаленные) из стали Р 6 М 5 фракции- 160100 мкм. Носитель 2 получен путем перемешивания порошка полиамида 66 фракции - 320100 мкм с порошками графита и стали и последующего горячего прессования смеси при температуре формы и смеси 300 С, при давлении 200 МПа. Обрабатываемая деталь сложной формы из алюминиевого сплава Д 16 имеет исходную шероховатость 10 мкм. Носитель 2 прижимается к обрабатываемой поверхности с усилием 2050 при окружной скорости детали 625 м/с. Полиамид 66 размягчается и в результате торец носителя 2 имеет рельеф, повторяющий рельеф, поверхности детали 6 (фиг. 2). С помощью шариков 3 осуществляется выглаживание поверхности на ширину носителя 2. Для обработки участка детали 6, имеющего иной рельеф, в корпус 1 устанавливается новый носитель. В результате обработки поверхность детали 6 имеет шероховатость 23 мкм, а ее коэффициент трения уменьшается в 3-5 раз за счет натирания графита в микроканавки поверхности. При выглаживании резьб инструменту дополнительно сообщают движение вдоль поверхности детали 6 со скоростью движения витка спирали. 513 Пример 2. Наполнитель 2 имеет следующий объемный состав 1030- эпоксидная смола и отвердитель (эпоксидный компаунд) 5-10- графит фракции - 10050 мкм остальное - шарики кубического нитрида бора фракции - 300200 мкм. Композит получен путем перемешивания эпоксидного компаунда с порошками графита и кубического нитрида бора и последующей подпрессовкой при давлении 1 МПа в форме. Обрабатываемая деталь 6 из стали Р 6 М 5 с твердостью поверхности 5060, исходная шероховатость поверхности 10 мкм. Выглаживание осуществляют при радиальном усилии 50-100 и окружной скорости поверхности 15 м/с. После выглаживания поверхность имеет шероховатость 12 мкм, коэффициент трения снизился в 2-3 раза за счет натирания слоя графита (0,1 мкм). Использование полезной модели позволяет расширить область использования выглаживающего инструмента (например, выглаживание резьб с помощью прототипа невозможно осуществить), снизить коэффициент трения выглаженний поверхности за счет одновременного нанесение тонкого слоя графита, а также осуществлять выглаживание без применения смазочно-охлаждающих жидкостей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.