Устройство для поверхностного пластического деформирования

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Довгалев Александр Михайлович Сухоцкий Сергей Александрович Свирепа Дмитрий Михайлович Рыжанков Дмитрий Михайлович Близнюк Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее оправку,корпус с отверстием, постоянный магнит, кольцевую камеру, в которой расположены деформирующие элементы, отличающееся тем, что снабжено подвижным штоком, установленным в отверстии корпуса с возможностью принудительного осевого перемещения,кольцевой пластиной из антифрикционного материала, шарами-ударниками, регулируемым конусом и блоком, состоящим из стержня и двух дисков, закрепленных по краям стержня, постоянный магнит выполнен кольцевым, имеет осевую намагниченность и закреплен на подвижном штоке, регулируемый конус и подвижный шток установлены соосно, при этом регулируемый конус установлен с возможностью осевого регулировочного перемещения, на торце стержня выполнено центровое отверстие, сопрягаемое с рабочей 15091 1 2011.12.30 поверхностью регулируемого конуса, диск, расположенный со стороны регулируемого конуса, имеет высоту, не превышающую половины высоты постоянного магнита, и находится в нижней части его отверстия, а диск, расположенный с противоположной стороны стержня, образует совместно с кольцевой пластиной кольцевую камеру для размещения шаров-ударников, при этом деформирующие элементы и шары-ударники установлены в соответствующих кольцевых камерах с возможностью взаимодействия, оправка жестко соединена со стержнем, подвижный шток, оправка и регулируемый конус выполнены из немагнитопроводного, а стержень и диски - из магнитопроводного материала. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для чистовой обработки поверхностей ответственных деталей машин. Известно устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее корпус,деформирующие элементы и устройство разгона деформирующих элементов 1. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является устройство для отделочно-упрочняющей обработки, содержащее корпус, подвижный шток (пяту), пружину возврата, источник магнитного поля в виде кольцевого постоянного магнита с осевой намагниченностью,кольцевую камеру, деформирующие элементы и оправку 2. К недостаткам указанного устройства следует отнести невозможность его переналадки на другой типоразмер деформирующих элементов, что сужает технологические возможности устройства. Кроме того, недостатком устройства-прототипа является малая величина силы деформирования, что уменьшает глубину упрочненного слоя и снижает качественные характеристики обработки. Задача изобретения - расширение технологических возможностей инструмента за счет возможности переналадки на другой типоразмер деформирующих элементов и другой типоразмер обрабатываемой детали повышение качественных характеристик упрочненной детали за счет увеличения глубины упрочненного поверхностного слоя. Указанная задача достигается тем, что устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее оправку, корпус с отверстием, постоянный магнит, кольцевую камеру, в которой расположены деформирующие элементы, согласно изобретению,снабжено подвижным штоком, установленным в отверстии корпуса с возможностью принудительного осевого перемещения, кольцевой пластиной из антифрикционного материала, шарами-ударниками, регулируемым конусом и блоком, состоящим из стержня и двух дисков, закрепленных по краям стержня, постоянный магнит выполнен кольцевым, имеет осевую намагниченность и закреплен на подвижном штоке регулируемый конус и подвижный шток установлены соосно, при этом регулируемый конус установлен с возможностью осевого регулировочного перемещения, на торце стержня выполнено центровое отверстие, сопрягаемое с рабочей поверхностью регулируемого конуса, диск, расположенный со стороны регулируемого конуса, имеет высоту, не превышающую половины высоты кольцевого постоянного магнита, и находится в нижней части его отверстия, а диск, расположенный с противоположной стороны стержня, образует совместно с кольцевой пластиной кольцевую камеру для размещения шаров-ударников, при этом деформирующие элементы и шары-ударники установлены в соответствующих кольцевых камерах с возможностью взаимодействия, оправка жестко соединена со стержнем, подвижный шток, оправка и регулируемый конус выполнены из немагнитопроводного, а стержень и диски - из магнитопроводного материала. Такое выполнение устройства обеспечивает переналадку инструмента на использование других типоразмеров деформирующих элементов и другой типоразмер обрабатываемых деталей, что расширяет его технологические возможности. Одновременно обеспечивается ударное взаимодействие деформирующих элементов с обрабатываемой 2 15091 1 2011.12.30 поверхностью посредством передачи деформирующим элементам импульса силы со стороны шаров-ударников, находящихся в зоне концентрированного магнитного поля. При этом резко возрастает сила деформирования, что приводит к увеличению глубины упрочнения поверхностного слоя детали. Качественные характеристики упрочнения повышаются. Изобретение поясняется чертежом. На фигуре показано устройство для поверхностного пластического деформирования. Устройство для поверхностного пластического деформирования содержит корпус 1,подвижный шток 2, пружину возврата 3, источник магнитного поля в виде кольцевого магнита 4 с осевой намагниченностью, кольцевую камеру 5, деформирующие элементы 6 и оправку 7. Подвижный шток 2 установлен в отверстии 8 корпуса 1 с возможностью принудительного осевого перемещения. Согласно изобретению, устройство снабжено кольцевой пластиной 9 из антифрикционного материала, шарами-ударниками 10, регулируемым конусом 11 и блоком, состоящим из стержня 12 и двух дисков 13, 14, закрепленных по краям стержня 12. Регулируемый конус 11 установлен на штоке 2 соосно оси 15 устройства с возможностью осевого регулировочного перемещения. На торце стержня 12 выполнено центровое отверстие 16, сопрягаемое с рабочей поверхностью регулируемого конуса 11. Диск 13, расположенный со стороны регулируемого конуса 11, имеет высоту, не превышающую половины высоты кольцевого магнита 4 (в противном случае имеет место частичное замыкание силовых магнитных линий полюсови , что снижает эффективность воздействия магнитного поля на шары-ударники 10. Шары-ударники 10 в результате теряют окружную скорость, уменьшается частота их взаимодействия с деформирующими элементами в единицу времени, что приводит к снижению производительности процесса упрочнения), и находится в нижней части отверстия 17 кольцевого постоянного магнита 4. Кольцевая пластина 9 находится сверху кольцевого магнита 4. Диск 14, расположенный с противоположной стороны стержня 12, образует совместно с кольцевой пластиной 9 кольцевую камеру 18 для размещения шаров-ударников 10. Оправка 7 и шток 2 выполнены из немагнитопроводного материала, что исключает рассеивание магнитного потока, в том числе и на корпус 1 инструмента. Стержень 12 и диски 13, 14 выполнены из магнитопроводного материала, что позволяет концентрировать магнитное поле в зоне расположения шаров-ударников 10 и тем самым увеличивать жесткость магнитной связи шаровударников 10 с постоянным магнитом 4. Оправка 7 жестко соединена со стержнем 12 устройства. Устройство работает следующим образом. Оправку 7 закрепляют в шпинделе 19 станка. Кольцевые полости 5 и 18 заполняют соответственно деформирующими элементами 6 и шарами-ударниками 10. Обрабатываемую втулку 20 надевают на шток 2 устройства. При этом деталь 20 опирается торцом на корпус 1 устройства. Осевым перемещением шпинделя 19 станка перемещают стержень 12 и вводят центровое отверстие 16 с рабочей поверхностью регулируемого конуса 11. При этом регулируемый конус 11 предварительно выставляют на размер настройки в осевом направлении и обеспечивают требуемую высоту кольцевых камер 5, 18. Диск 13 располагается в нижней части отверстия 17 кольцевого магнита 4. Магнитный поток от полюсакольцевого магнита 4 замыкается на диск 13, стержень 12 и диск 14. Это приводит к концентрации магнитного поля в зоне расположения шаров-ударников 10. Шары-ударники 10 оказываются между двумя полюсами -(действует со стороны торца кольцевого магнита 4) и(действует со стороны диска 14). Жесткость магнитной связи шаров-ударников 10 с кольцевым магнитом 4 вследствие этого возрастает. Шпинделю 19 с оправкой 7 сообщают вращение и движение подачи . Шарыударники 10 вследствие вращения диска 14, обеспечивающего в магнитной системе полюс, разгоняются в окружном направлении кольцевой камеры 18. Так как шары-ударники 10 находятся в зоне сконцентрированного вращаемого магнитного поля, то их угловая ско 3 15091 1 2011.12.30 рость вращения близка к угловой скорости вращения шпинделя 19. Шары-ударники 10 взаимодействуют с деформирующими элементами 6 и передают им импульс силы. Деформирующие элементы 6 под действием импульса внедряются в обрабатываемую поверхность и осуществляют ее поверхностное пластическое деформирование. При этом вследствие ударного взаимодействия шаров-ударников 10 с деформирующими элементами 6 сила деформирования резко возрастает. Это приводит к увеличению глубины упрочненного слоя и повышению качественных характеристик обработки. В качестве примера конкретного выполнения можно привести обработку внутренней поверхности втулки из материала Д 16 Т поверхностным пластическим деформированием. Диаметр отверстия 115 мм, длина обработки 45 мм. Толщина стенки 9 мм. Обработку осуществляли на вертикально-сверлильном станке модели 2135. В качестве деформирующих элементов использовались шарики диаметром 9,7 мм (ШХ 15, Э 62), в качестве шаров-ударников - шарики диаметром 20 мм из стали ШХ 15 (Э 62-65). В качестве источника магнитного поля использовали постоянный магнит размером 954024 мм. Материал магнита 5. Величина магнитной индукции в зоне расположения деформирующих элементов - 0,35 Тл. Режимы обработки скорость вращения шпинделя - 246 м/мин, осевая подача 63 мм/мин. Охлаждение - масло индустриальное. При обработке заявляемым устройством обеспечена максимальная глубина упрочнения 0,75 мм (при обработке инструментом-прототипом глубина упрочнения составляла 0,5 мм). Предлагаемое устройство обеспечивает повышение качественных характеристик обработки, так как повышает глубину упрочняемого слоя. Источники информации 1. Ящерицин П.И., Минаков А.П. Упрочняющая обработка нежестких деталей в машиностроении. -Минск Наука и техника, 1986. - С. 28. 2. Патент РБ 10065 1, 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4