Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Довгалев Александр Михайлович Рыжанков Дмитрий Михайлович Свирепа Дмитрий Михайлович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки, содержащий ротор, источник магнитного поля, щечки из магнитнопроводного материала, образующие кольцевую камеру, деформирующие элементы, установленные в камере с возможностью пространственного перемещения, отличающийся тем, что на торцовой поверхности щечек, обращенной к кольцевой камере, выполнены выступы, расположенные в окружном направлении с равномерным угловым шагом, величина которого превышает размеры деформирующих элементов, а форма выступов и их относительное угловое расположение на обеих щечках идентичны. 2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что выступы на торцовой поверхности щечек в поперечном сечении имеют форму прямоугольника. 3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что выступы на торцовой поверхности щечек в поперечном сечении имеют форму треугольника. 11536 1 2009.02.28 4. Инструмент по п. 1. отличающийся тем, что выступы на торцовой поверхности щечек в поперечном сечении имеют форму трапеции. 5. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что выступы на торцовой поверхности щечек в поперечном сечении имеют форму, очерченную синусоидальной кривой. Изобретение относится к области упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием и может быть использовано для отделочной обработки ответственных поверхностей деталей машин. Известно устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее корпус и установленные в радиальных каналах деформирующие элементы 1. Однако этот инструмент не позволяет интенсифицировать процесс образования лунчатообразного регулярного рельефа. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению относится раскатник с магнитоуправляемыми деформирующими элементами, содержащий ротор, источник магнитного поля, щечки из магнитопроводного материала, образующие кольцевую камеру, деформирующие элементы, установленные в камере с возможностью пространственного перемещения 2. В инструменте-прототипе магнитное поле расположено равномерно по всему объему кольцевой камеры, а не сфокусировано непосредственно в зоне расположения деформирующих элементов. В связи с этим деформирующие элементы не получают дополнительного импульса силы со стороны магнитной системы и процесс деформирования осуществляется под действием статической центробежной силы, возникающей вследствие окружного вращения деформирующих элементов вдоль кольцевой камеры. Это снижает производительность формирования на упрочняемой поверхности деталей лунчатообразного регулярного рельефа. Задача изобретения - повышение интенсивности процесса формирования на упрочняемой поверхности деталей лунчатообразного регулярного рельефа за счет увеличения динамической активности деформирующих элементов. Указанная задача достигается тем, что в инструменте для отделочно-упрочняющей обработки, содержащем ротор, источник магнитного поля, щечки из магнитопроводного материала, образующие кольцевую камеру, деформирующие элементы, установленные в камере с возможностью пространственного перемещения, согласно изобретению, на торцовой поверхности щечек, обращенной к кольцевой камере, выполнены выступы, расположенные в окружном направлении, с равномерным угловым шагом, величина которого превышает размеры деформирующих элементов, а форма выступов и их относительное угловое расположение на обеих щечках идентичны. Выступы на торцовой поверхности щечек в поперечном сечении могут иметь форму прямоугольника, треугольника, трапеции, очерченную синусоидальной кривой. Такое выполнение инструмента исключает равномерность магнитного поля в кольцевой камере и обеспечивает фокусирование магнитного поля непосредственно в зоне расположения выступов и деформирующих элементов. При этом в промежутке между выступами величина магнитного поля существенно снижается. При вращении корпуса инструмента (вследствие разницы скоростей вращения деформирующих элементов и щечек) деформирующие элементы, периодически попадают в зону сфокусированного магнитного поля вокруг выступов и получают дополнительный импульс магнитной силы, что повышает динамическую активность деформирующих элементов. Соответственно повышается производительность формирования на поверхности упрочняемой детали лунчатообразного регулярного рельефа. Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 изображен общий вид инструмента на фиг. 2 - сечение инструмента в продольном направлении с условным изображением положения деформирующих элементов 2 11536 1 2009.02.28 на фиг.3 - поперечное сечение А-А инструмента по оси симметрии кольцевой камеры на фиг. 4, 5, 6, 7 изображены развертки поперечного сечения выступов, расположенных на торцах щечек. Инструмент содержит ротор 1 из немагнитопроводного материала, источник магнитного поля 2, цилиндрические щечки 3,4 изготовленные из магнитопроводного материала и деформирующие элементы 5. Источник магнитного поля 2 (кольцевой магнит с осевой намагниченностью) закреплен на роторе 1. Цилиндрические щечки 3,4 контактируют с торцовыми поверхностями кольцевого магнита 2 и образуют кольцевую камеру 6. Деформирующие элементы 5 установлены в кольцевой камере 6 с возможностью пространственного перемещения (фиг. 1, 2). На торцовой поверхности щечек со стороны кольцевой камеры выполнены выступы 7, расположенные в окружном направлении с равномерным угловым шагом, величина которого превышает размеры деформирующих элементов (в противном случае деформирующие элементы будут испытывать воздействие постоянного по величине магнитного поля, что приводит к снижению динамической активности деформирующих элементов). Форма выступов и их относительное угловое расположение на щечках 3, 4 идентичны. Пространство между выступами заполнено заподлицо вставками 8 из немагнитного материала, что обеспечивает постоянную ширину кольцевой камеры инструмента. Для формирования на поверхности детали регулярного рельефа с различными характеристиками по шагу, глубине упрочнения и по другим параметрам предложено выступы на торцовой поверхности щечек выполнить с поперечными сечениями в форме прямоугольника, треугольника, трапеции, очерченную синусоидальной кривой. Для конкретной технологической задачи (вида, материала, твердости, исходной шероховатости детали и т.д.) применяется один из предложенных вариантов поперечного сечения выступов, который обеспечивает оптимальные характеристики упрочненной поверхности. Инструмент работает следующим образом. Кольцевую заготовку 9 устанавливают в патроне, а ротор 1 инструмента - в шпинделе 10 станка соосно с заготовкой. Регулировочным перемещением инструмента деформирующие элементы 5 вводят в отверстие заготовки 9 и совмещают ось симметрии кольцевой камеры 6 с торцовой поверхностью обрабатываемой заготовки. Ротору 1 сообщают вращение и перемещают вдоль обрабатываемой поверхности. Линии магнитного поля от кольцевого магнита 2 посредством магнитопроводных щечек 3, 4 замыкаются через деформирующие элементы 5, расположенные в кольцевой камере 6. Вследствие этого образуется магнитная связь между щечками 3, 4 и деформирующими элементами 5. При вращении щечки 3, 4 заставляют деформирующие элементы разгоняться в окружном направлении кольцевой камеры 6. Под действием возникающей центробежной силы, а также магнитной силы деформирующие элементы 5 прижимаются к упрочняемой поверхности и осуществляют ее поверхностное пластическое деформирование. В процессе вращения ротора 1 инструмента имеет место разница в скорости вращения щечек 3, 4 и деформирующих элементов 5. Вследствие этого деформирующие элементы 5 периодически попадают в зону сфокусированного вокруг выступов 7 магнитного поля и периодически получают дополнительный импульс магнитной силы. Это повышает динамическую активность деформирующих элементов 5. В первую очередь увеличиваются частота и амплитуда колебаний деформирующих элементов, что повышает производительность формирования на поверхности упрочняемой поверхности детали лунчатообразного регулярного рельефа. В качестве примера конкретного выполнения можно привести упрочняющую обработку внутренней поверхности втулки из материала Д 16 Т. Диаметр отверстия 70 мм, длина обработки 50 мм. Толщина стенки 10 мм. Исходная шероховатость поверхности 2,5 мкм. Обработку осуществляли на вертикально-фрезерном станке модели ВФ-130. В качестве деформирующих элементов использовались шарики диаметром 9,6 мм (ШХ 15,62). 3 11536 1 2009.02.28 В качестве источника магнитного поля использовался кольцевой магнит с осевой намагниченностью. Размеры магнита 44 х 22 х 10,5. Материал магнита 5. Количество выступов, равномерно расположенных в окружном направлении - 8 шт. Величина магнитной индукции в зоне выступов 0,5 Тл, в зоне впадин 0,01 Тл. Режимы обработки частота вращения ротора -1600 мин-1, осевая подача - 80 мм/мин,число проходов - 1. Охлаждение - масло индустриальное. Шероховатость упрочненной поверхности 0,63 мкм, глубина упрочнения 0,3 мм. Предложенный инструмент позволяет повысить производительность формирования на упрочняемойповерхности лунчатообразного регулярного рельефа в 2-2,5 раза. Источники информации 1. Отений Я.Н. Оптимизация конструктивных параметров центробежных раскатников Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4