Инструмент для поверхностного пластического деформирования

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Довгалев Александр Михайлович Близнюк Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Инструмент для поверхностного пластического деформирования, содержащий корпус с отверстием силовую пружину с устройством ее сжатия, выполненным в виде штока и поршня вилку с цилиндрическими каналами, расположенными симметрично продольной 14535 1 2011.06.30 оси инструмента две подшипниковые опоры, расположенные симметрично относительно продольной плоскости симметрии инструмента устройство равномерного распределения силы деформирования по длине обработки, выполненное в виде державки с цилиндрическими каналами и резьбовыми отверстиями, центрирующих пружин, регулировочных винтов, установленных в резьбовых отверстиях державки и соединительного пальца, при этом державка одной стороной соединена с вилкой посредством соединительного пальца,а другой стороной входит в отверстие корпуса и контактирует с силовой пружиной, центрирующие пружины установлены в цилиндрических каналах вилки и державки с возможностью поджатия их регулировочными винтами деформирующий элемент, выполненный в виде ступенчатого ролика с рабочим и нерабочим цилиндрическими участками и фланца, а также механизм стабилизации положения ступенчатого ролика, состоящий из закрепленной на вилке опоры скольжения с выполненным в ней пазом, боковые поверхности которого симметричны продольной плоскости симметрии инструмента, шарика и плоской пружины, закрепленной на вилке, при этом рабочий участок ступенчатого ролика опирается на подшипниковые опоры, а нерабочий участок ступенчатого ролика установлен в пазу опоры скольжения, с возможностью перемещения вдоль его боковых поверхностей, фланец контактирует с торцовой поверхностью опоры скольжения, расположенной перпендикулярно боковым поверхностям паза, и имеет коническое углубление,в котором с возможностью поджатия плоской пружиной в осевом направлении ступенчатого ролика установлен шарик. Изобретение относится к области упрочнения поверхностей деталей машин методом поверхностного пластического деформирования и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки ответственных шеек валов. Наиболее близким к заявляемому изобретению относится инструмент для поверхностного пластического деформирования 1-4. К недостаткам инструмента-прототипа следует отнести следующее 1. Деформирующий элемент контактирует с обрабатываемой поверхностью шейки вала не по всей длине, а только с ее отдельным участком. В результате в процессе упрочняющей обработки шейки вала требуется сообщение инструменту не только радиальной, но и продольной подачи. Машинное время обработки при этом увеличивается, а производительность резко снижается. 2. Силы взаимодействия с поверхностью детали различных точек рабочего профиля деформирующего элемента (вследствие их разной удаленности от поверхности) неравномерны, что не позволяет обеспечивать равномерные характеристики упрочняемой поверхности. 3. Рабочий профиль деформирующего элемента испытывает неравномерность характеристик нагружения со стороны упрочняемой поверхности. Вследствие этого рабочий профиль деформирующего элемента неравномерно изнашивается, что снижает долговечность инструмента. Задача изобретения - повышение производительности упрочняющей обработки шеек валов обеспечение равномерных характеристик упрочненного поверхностного слоя детали по длине обработки повышение долговечности инструмента. Поставленная задача изобретения достигается тем, что инструмент для поверхностного пластического деформирования содержит корпус с отверстием силовую пружину с устройством ее сжатия, выполненным в виде штока и поршня вилку с цилиндрическими каналами, расположенными симметрично продольной оси инструмента две подшипниковые опоры, расположенные симметрично относительно продольной плоскости симметрии инструмента устройство равномерного распределения силы деформирования по длине обработки, выполненная в виде державки с цилиндрическими каналами и резьбовыми от 2 14535 1 2011.06.30 верстиями, центрирующих пружин, регулировочных винтов, установленных в резьбовых отверстиях державки и соединительного пальца, при этом державка одной стороной соединена с вилкой посредством соединительного пальца, а другой входит в отверстие корпуса и контактирует с силовой пружиной, центрирующие пружины установлены в цилиндрических каналах вилки и державки с возможностью поджатия их регулировочными винтами деформирующий элемент, выполненный в виде ступенчатого ролика с рабочим и нерабочим цилиндрическими участками и фланца, а также механизм стабилизации положения ступенчатого ролика, состоящий из закрепленной на вилке опоры скольжения с выполненным в ней пазом, боковые поверхности которого симметричны продольной плоскости симметрии инструмента, шарика и плоской пружины, закрепленной на вилке,при этом рабочий участок ступенчатого ролика опирается на подшипниковые опоры, а не рабочий участок ступенчатого ролика установлен в пазу опоры скольжения, с возможностью перемещения вдоль его боковых поверхностей, фланец контактирует с торцовой поверхностью опоры скольжения, расположенной перпендикулярно боковым поверхностям паза, и имеет коническое углубление, в котором с возможностью поджатия плоской пружиной в осевом направлении ступенчатого ролика установлен шарик. Такое выполнение инструмента обеспечивает 1. Упрочняющую обработку шейки вала одновременно по всей длине обработки за счет сообщения деформирующему элементу инструмента только радиальной подачи, что существенно снижает машинное время на обработку и повышает производительность. 2. Рабочий участок деформирующего ролика равномерно прижимается к обрабатываемой поверхности за счет самоустановки, что приводит к равномерному распределению силы деформирования по длине обработки и формированию стабильных качественных характеристик упрочненного поверхностного слоя. 3. Деформирующий ролик (независимо от величины упругого смещения подшипниковых опор) всегда подстраивается к положению подшипниковых опор. Это исключат перекос, изгиб и износ деформирующего ролика и повышает долговечность инструмента. Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 показан общий вид инструмента на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1 на фиг. 3 - сечение Б-Б фигуры 1. Инструмент для поверхностного пластического деформирования содержит корпус 1 с отверстием 2 силовую пружину 3 с устройством ее сжатия, выполненным в виде штока 4 и поршня 5 вилку 6 с цилиндрическими каналами 7, 8, расположенными симметрично относительно оси 9 инструмента две подшипниковые опоры 10, 11, расположенные симметрично относительно продольной плоскости симметрии 12 инструмента устройства равномерного распределения силы деформирования по длине обработки, выполненная в виде державки 13 с цилиндрическими каналами 14, 15 и резьбовыми отверстиями 16, 17,центрирующих пружин 18, 19, регулировочных винтов 20, 21, установленных в резьбовых отверстиях 16, 17 державки 13 и соединительного пальца 22. При этом державка 13 одной стороной 23 соединена с вилкой 6 посредством соединительного пальца 22, а другой стороной 24 входит в отверстие 2 корпуса 1 и контактирует с силовой пружиной 3. Центрирующие пружины 18, 19 установлены в цилиндрических каналах 7, 8 вилки 6 и цилиндрических каналах 14, 15 державки 13 с возможностью поджатия регулировочными винтами 20, 21 (см. фиг. 1). Деформирующий элемент, выполненный в виде ступенчатого ролика с рабочим 25 и нерабочим 26 цилиндрическими участками и фланца 27, а также механизмом стабилизации положения ступенчатого ролика, состоящий из закрепленной на вилке 6 опоры скольжения 28 с выполненным в ней пазом 29, боковые поверхности 30,31, которого симметричны продольной плоскости симметрии 12 инструмента, шарика 32 и плоской пружины 33, закрепленной на вилке 6 (см. фиг. 1, 3). При этом рабочий участок 25 ступенчатого ролика опирается на подшипниковые опоры 10, 11 (см. фиг. 2), а не рабочий участок 26 ступенчатого ролика установлен в пазу 29 опоры скольжения 28, с возможностью перемещения вдоль его боковых поверхностей 30, 31 (см. фиг. 3), фланец 27 3 14535 1 2011.06.30 контактирует с торцовой поверхностью 34 опоры скольжения 28, расположенной перпендикулярно боковым поверхностям 30, 31 паза 29, и имеет коническое углубление 35, в котором с возможностью поджатия плоской пружиной 33 в осевом направлении ступенчатого ролика установлен шарик 32 (см. фиг. 1, 2). Инструмент работает следующим образом. Корпус 1 закрепляют в резцедержателе 36,а вал 37, имеющий шейку 38 - в центрах 39 станка. До начала обработки, посредством регулировочных винтов 20, 21 сжимают центрирующие пружины 18, 19 и поворачивают вилку 6 относительно продольной оси соединительного пальца 22 до тех пор, пока продольные оси подшипниковых опор 10, 11 не расположатся перпендикулярно продольной оси 9 инструмента. Затем радиальным перемещением резцедержателя 36 вводят рабочий цилиндрический участок 25 деформирующего ролика в контакт с поверхностью обрабатываемой шейки 38 детали 37 (см. фиг. 1). В цилиндрическую полость А подают рабочий агент под давлением, скорость подачи которого регулируют специальным дросселем. Рабочий агент по мере заполнения цилиндрической камеры А давит на поршень 5 и перемещает шток 4. Шток 4 перемещаясь сжимает силовую пружину 3. Ход штока 4 равен величине сжатиясиловой пружины 3. При этом силовая пружина 3 обеспечивает величину силы деформирования деф(где- жесткость силовой пружины, /мм- величина сжатия силовой пружины, мм.). Усилие пружины 3 (посредством державки 13, соединительного пальца 22 вилки 6, подшипниковых опор 10, 11) передается деформирующему ролику. Рабочий цилиндрический участок 25 деформирующего ролика опирается на подшипниковые опоры 10, 11 и прижимается к поверхности шейки 38 вала 37 с усилием Рдеф и осуществляет ее поверхностное пластическое деформирование одновременно по всей длине обработки с высокой производительностью. Так как державка 6 в процессе обработки имеет возможность поворачиваться относительно продольной оси соединительного пальца 22, то и рабочий цилиндрический участок 25 деформирующего ролика самоустанавливается и всегда располагается параллельно обрабатываемой поверхности шейки 38 независимо от величины неперпендикулярности образующей шейки 38 к продольной оси 9 инструмента, вызываемой упругим угловым смещением вала под действием силы деформирования. Самоустановка деформирующего ролика в процессе обработки по отношению к обрабатываемой поверхности обеспечивает равномерное распределение силы деформирования в процессе обработки и формирование стабильных качественных характеристик упрочненного поверхностного слоя. В процессе обработки деформирующий ролик подстраивается к положению подшипниковых опор 10, 11 независимо от величины их упругого смещения под действием силы со стороны упрочняемой поверхности вала 37. При появлении упругого смещения подшипниковых опор 10, 11 нерабочий цилиндрический участок 26 деформирующего ролика скользит по боковым поверхностям 30, 31 паза 29. Это позволяет стабилизировать положение деформирующего ролика и исключить его изгиб и перекос в процессе обработки. В результате исключается износ деформирующего ролика и повышается долговечность инструмента. В отличие от инструмента-прототипа заявленный инструмент имеет следующие преимущества обеспечивает повышение производительности обработки 2,5-5 раз уменьшается поле рассеяния глубины упрочнения обрабатываемых деталей в 1,2-1,4 раза долговечность деформирующего элемента инструмента повышается в 3-4 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5