Упрочняющий инструмент

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Довгалев Александр Михайлович Свирепа Дмитрий Михайлович Рыжанков Дмитрий Михайлович Сухоцкий Сергей Александрович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Упрочняющий инструмент, содержащий оправку, два диска, кольцевую камеру, деформирующие элементы, источник магнитного поля в виде электро- или постоянного магнита для разгона деформирующих элементов, отличающийся тем, что содержит устройство перемагничивания поверхностного слоя детали, содержащее кольцевой экран,две цилиндрические обоймы и -образные постоянные магниты, которые размещены 15364 1 2012.02.28 между цилиндрическими обоймами, а их полюсаивыполнены последовательно чередующимися и расположены с равномерным угловым шагом на периферии цилиндрических обойм, цилиндрические обоймы и кольцевой экран выполнены из немагнитопроводного материала и расположены соосно продольной оси инструмента,кольцевой экран установлен между цилиндрической обоймой и диском. Изобретение относится к области комбинированной обработки и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей отверстий деталей машин из магнитопроводных материалов. Известен инструмент для отделочно-упрочняющей обработки, содержащий корпус,пружину и деформирующий элемент 1. Однако этот инструмент не позволяет осуществлять отделочно-упрочняющую обработку с высокой производительностью. Кроме того, для осуществления процесса упрочнения требуется сообщение детали вращения. Наиболее близким к заявляемому изобретению является упрочняющий инструмент,содержащий оправку, диски, кольцевую камеру, деформирующие элементы, источник магнитного поля в виде электро- или постоянного магнита 2. Однако инструмент не позволяет осуществлять комбинированную упрочняющую обработку магнитным полем (перемагничиванием поверхности магнитопроводной детали) и поверхностным пластическим деформированием. Это не позволит увеличить глубину упрочненного слоя и улучшить качественные характеристики упрочняющей обработки, а также повысить производительность упрочняющей обработки. Задача изобретения - улучшение качественных характеристик упрочненного поверхностного слоя детали и повышение производительности упрочняющей обработки за счет комбинированного воздействия на поверхностный слой магнитопроводной детали - первоначально магнитным полем, а затем поверхностным пластическим деформированием. Поставленная задача достигается тем, что упрочняющий инструмент, содержащий оправку, два диска, кольцевую камеру, деформирующие элементы, источник магнитного поля в виде электро- или постоянного магнита для разгона деформирующих элементов,согласно изобретению, снабжен устройством перемагничивания поверхностного слоя детали, содержащим кольцевой экран, две цилиндрические обоймы и -образные постоянные магниты, которые размещены между цилиндрическими обоймами, а их полюсаивыполнены последовательно чередующимися и расположены с равномерным угловым шагом на периферии цилиндрических обойм, цилиндрические обоймы и кольцевой экран выполнены из немагнитопроводного материала и расположены соосно продольной оси инструмента, кольцевой экран установлен между цилиндрической обоймой и диском. Такое выполнение инструмента обеспечивает комбинированную упрочняющую обработку поверхностного слоя магнитопроводной детали опережающим перемагничиванием и последующим поверхностным пластическим деформированием. Это позволяет увеличить глубину упрочненного слоя детали и улучшить качественные характеристики обработки, повысить производительность процесса упрочнения. Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 показан упрочняющий инструмент на фиг. 2 - сечение - фиг. 1. Инструмент содержит оправку 1, диски 2, 3, кольцевую камеру 4, деформирующие элементы 5, источник магнитного поля 6 в виде электро- или постоянного магнита для разгона деформирующих элементов 5. Согласно изобретению, инструмент содержит устройство перемагничивания поверхностного слоя детали, содержащее кольцевой экран 9, две цилиндрические обоймы 7, 8 и С-образные постоянные магниты 10, которые размещены между цилиндрическими обоймами 7, 8, а их полюсаипоследовательно чередуются и расположены с равномерным угловым шагом на периферии цилиндрических 2 15364 1 2012.02.28 обойм 7, 8. Цилиндрические обоймы 7, 8 и кольцевой экран 9 выполнены из немагнитопроводного материала и расположены соосно продольной оси инструмента. Кольцевой экран 9 установлен между цилиндрической обоймой 7 и диском 3, что исключает взаимное влияние магнитных полей от имеющихся источников магнитного поля 6, 10 и позволяет использовать магнитные поля по своему назначению. Магнитное поле от -образных постоянных магнитов - для опережающего перемагничивания поверхностного слоя детали, а магнитное поле от источника 6 - для разгона деформирующих элементов 5 вдоль кольцевой камеры 4. Инструмент работает следующим образом. Оправку 1 закрепляют в шпинделе станка. Инструмент вводят в полость отверстия детали 11, сообщают ему вращение и перемещают с подачейвдоль обрабатываемой поверхности. Энергия вращения оправки 1 посредствам магнитного поля от источника магнитного поля 6 передается деформирующим элементам 5. Деформирующие элементы 5 при этом разгоняются вдоль кольцевой камеры 4 и под действием центробежной силы расходятся в радиальном направлении. Первым опережающее воздействие на упрочняемую поверхность детали оказывает магнитное поле от -образных постоянных магнитов 10. При этом на элементарный участок магнитопроводной детали действует периодически изменяющееся магнитное поле от полюсовиС-образных постоянных магнитов 10. В результате периодически изменяется и направление линий магнитной индукции магнитного поля, действующего на элементарный участок детали. Это обеспечивает перемагничивание поверхностного слоя магнитопроводной детали, вследствие которого атомы кристаллической решетки возбуждаются и получают дополнительные колебательные движения. Одновременно в поверхностном слое упрочненной детали создается дополнительное напряженное состояние,благоприятно влияющее на процесс дальнейшего поверхностного пластического деформирования. После опережающего магнитного воздействия на поверхность детали 11 постоянными магнитами 10 в работу вступают деформирующие элементы 5. Деформирующие элементы 5 под действием центробежной силы прижимаются к упрочняемой поверхности и осуществляют ее поверхностное пластическое деформирование. Таким образом упрочняющий инструмент осуществляет пластическое деформирование металла, находящегося в напряженном состоянии, атомы кристаллической решетки которого предварительно возбуждены под действием магнитного поля, периодически изменяющим направление линий магнитной индукции (вследствие чередования полюсовипостоянных магнитов 10). Это позволяет увеличить глубину упрочняемого слоя детали и улучшить качественные характеристики упрочненного поверхностного слоя детали, а также повысить производительность процесса пластической деформации металла. В качестве примера конкретного выполнения можно привести упрочняющую обработку внутренней поверхности втулки из материала сталь 45 (220-240 ). Диаметр отверстия 90 мм, длина обработки 100 мм. Толщина стенки 10 мм. Обработку осуществляли на вертикально-фрезерном станке модели ВФ-130. В качестве деформирующих элементов использовались шарики диаметром 9,7 мм (ШХ 15, Э 62). Материал магнитов 5. Величина магнитной индукции в зоне расположения деформирующих элементов 0,6 Тл. Режимы обработки скорость вращения ротора - 633 м/мин, осевая подача - 100 мм/мин. Охлаждение - масло индустриальное. Инструмент позволяет в 1,8-2,5 раза увеличить глубину упрочненного слоя, что улучшает качественные характеристики обработки, и повысить производительность упрочняющей обработки в 1,3-1,8 раза. 15364 1 2012.02.28 Источники информации 1. Шнейдер Ю.Г. Инструменты для чистовой обработки металлов давлением. - Л. Машиностроение, 1971. - С. 161, рис. 80. 2. Патент РФ 2047471, МПК 24 39/02, 1995. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4