Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки вала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Довгалев Александр Михайлович Сухоцкий Сергей Александрович Свирепа Дмитрий Михайлович Тарадейко Иван Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки вала, содержащий диски с центральными отверстиями, образующие сообщающиеся внутреннюю и внешнюю кольцевые камеры, при этом внутренняя кольцевая камера сообщена с центральными отверстиями расположенные во внутренней кольцевой камере деформирующие шары и установленные во внешней кольцевой камере отражатели, отличающийся тем, что содержит устройство намагничивания поверхности вала, включающее два устанавливаемых соосно центральным отверстиям дисков центра, корпус с осевым отверстием, два кольца, каждое из которых содержит осевое и имеющие одинаковое угловое расположение радиальные отверстия, в которых с одинаковым расположением полюсов установлены цилиндрические постоянные магниты, взаимодействующие с торцами цилиндрических магнитопроводов, запрессованных в радиальные отверстия кольца и выполненных заподлицо с его осевым отверстием, диски установлены в отверстии корпуса, а кольца закреплены на дисках соосно их центральным отверстиям каждый из центров содержит насаженные на его 18302 1 2014.06.30 наружную поверхность упор, пружину поджима и выполненную с возможностью осевого перемещения магнитопроводную втулку, при этом пружина поджима взаимодействует с упором и торцом магнитопроводной втулки, длина каждой из которых равна или больше расстояния от соответствующего внешнего торца кольца до оси симметрии внутренней кольцевой камеры, наружный диаметр магнитопроводной втулки равен диаметру вала, а диски, кольца, центры, пружина поджима, упор и корпус выполнены из немагнитопроводного материала. 2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что отражатели выполнены в виде шаров. 3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что отражатели выполнены в виде роликов. 4. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что отражатели выполнены в виде шайбы,внутренняя поверхность которой имеет периодический профиль. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки поверхности жестких и нежестких валов. Известно устройство для упрочняющей обработки, содержащее индентор и устройство сообщения индентору колебаний в радиальном направлении 1. Однако устройство имеет низкую производительность упрочняющей обработки. Наиболее близким к заявленному инструменту является устройство для упрочняющей обработки, содержащее диски с центральным отверстием, образующие сообщающиеся внутреннюю и внешнюю кольцевые камеры, внутренняя кольцевая камера выходит в полость отверстия дисков, деформирующие шары, установленные во внутренней кольцевой камере, отражатели, расположенные во внешней кольцевой камере 2. Однако устройство не позволяет осуществлять упрочняющую обработку на проход жестких и нежестких валов, что снижает технологические возможности устройства. Кроме того, устройство не позволяет намагничивать поверхностный слой ферромагнитной детали и осуществлять комбинированное упрочнение поверхностным пластическим деформированием и магнитным полем, это снижает производительность упрочняющей обработки и глубину упрочнения поверхностного слоя. Задача изобретения - расширение технологических возможностей инструмента за счет возможности обработки на проход жестких и нежестких валов повышение производительности упрочняющей обработки и глубины упрочнения поверхностного слоя за счет комбинированного воздействия на деталь поверхностным пластическим деформированием и магнитным полем. Поставленная задача достигается тем, что инструмент для отделочно-упрочняющей обработки вала, содержащий диски с центральными отверстиями, образующие сообщающиеся внутреннюю и внешнюю кольцевые камеры, при этом внутренняя кольцевая камера сообщена с центральными отверстиями расположенные во внутренней кольцевой камере деформирующие шары и установленные во внешней кольцевой камере отражатели, согласно изобретению, содержит устройство намагничивания поверхности вала, включающее два устанавливаемых соосно центральным отверстиям дисков центра, корпус с осевым отверстием, два кольца, каждое из которых содержит осевое и имеющие одинаковое угловое расположение радиальные отверстия, в которых с одинаковым расположением полюсов установлены цилиндрические постоянные магниты, взаимодействующие с торцами цилиндрических магнитопроводов, запрессованных в радиальные отверстия кольца и выполненных заподлицо с его осевым отверстием, диски установлены в отверстии корпуса, а кольца закреплены на дисках соосно их центральным отверстиям каждый из центров содержит насаженные на его наружную поверхность упор, пружину поджима и выполненную с возможностью осевого перемещения магнитопроводную втулку, при этом пружина поджима взаимодействует с упором и торцом магнитопроводной втулки, длина 2 18302 1 2014.06.30 каждой из которых равна или больше расстояния от соответствующего внешнего торца кольца до оси симметрии внутренней кольцевой камеры, наружный диаметр магнитопроводной втулки равен диаметру вала, а диски, кольца, центры, пружина поджима, упор и корпус выполнены из немагнитопроводного материала. Такое выполнение инструмента позволяет осуществить отделочно-упрочняющую обработку наружной поверхности вала на проход, что расширяет технологические возможности инструмента. Кроме того, инструмент позволяет ввести в зону упрочняющей обработки магнитное поле. В результате кристаллическая решетка деформированного металла предварительно находится в напряженном состоянии. Это повышает производительность упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием и приводит к увеличению глубины упрочненного слоя. Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 изображен общий вид инструмента в разрезе на фиг. 2 - фрагмент инструмента с отражателями, выполненными в виде роликов на фиг. 3 - фрагмент инструмента с отражателями, выполненными в виде шайбы,внутренняя поверхность которой имеет периодический профиль на фиг. 4 - сечение шайбы с внутренней периодической поверхностью. Инструмент содержит диски 1, 2 с центральным отверстием 3, образующие сообщающиеся внутреннюю 4 и внешнюю 5 кольцевые камеры. Внутренняя кольцевая камера 4 выходит в полость отверстия 3 дисков 1, 2. Деформирующие шары 6 установлены во внутренней кольцевой камере 4. Во внешней кольцевой камере 5 установлены отражатели 7. Инструмент снабжен устройством намагничивания поверхности вала 8, выполненным в виде двух колец 9, 10 цилиндрических постоянных магнитов 11 цилиндрических магнитопроводов 12 двух центров 13, 14, каждый из которых включает упор 15, магнитопроводную втулку 16, пружину поджима 17 корпус 18 с отверстием 19. В кольцах 9, 10 изготовлены радиальные отверстия 20. Цилиндрические магнитопроводы 12 запрессованы в радиальных отверстиях 20 колец 9, 10 и выполнены заподлицо с их внутренним отверстием 21. Цилиндрические постоянные магниты установлены в радиальных отверстиях 20 колец 9, 10 с одинаковым расположением полюсов и взаимодействуют с торцом 22 цилиндрического магнитопровода 12. Кольца 9, 10 имеют одинаковое угловое расположение радиальных отверстий 20 и закреплены на дисках 1, 2 соосно центральному отверстию 3,симметрично внутренней кольцевой камере 4. Диски 1, 2 установлены в отверстии 19 корпуса 18. Центры 13, 14 расположены соосно друг другу, и их ось 23 совмещена с продольной осью центрального отверстия 3 дисков 1, 2. На наружную поверхность имеющихся центров 13, 14 насажены магнитопроводная втулка 16, пружина поджима 17, упор 15. Упор 15 закреплен на соответствующем центре 13, 14. Пружина поджима 17 взаимодействует с упором 15 и торцом магнитопроводной втулки 16. Магнитопроводная втулка 16 установлена соосно оси 23 центров 13, 14 и имеет возможность осевого перемещения. Длина магнитопроводной втулки 16 равна или больше расстоянияот внешних торцов 24 колец 9, 10 до оси симметрии 25 внутренней кольцевой камеры 4 (в противном случае не обеспечивается равномерность замыкания магнитных линий от источников магнитного поля 11 на упрочняемую поверхность ферромагнитного вала 8 и магнитопроводную втулку 16. В результате в начале и в конце упрочняющей обработки магнитные свойства вала будут меньше, чем в промежуточных стадиях обработки. Это неизбежно приведет к изменению режимов упрочняющей обработки, так как намагниченный вал служит приводом вращения деформирующих шаров 6. Качественные характеристики упрочненной поверхности вала на длине обработки будут различными). Наружный диаметр 26 магнитопроводной втулки 16 соответствует диаметру обрабатываемого вала 8 (равенство диаметров магнитопроводной втулки и обрабатываемого вала обеспечивает постоянный магнитный зазор в системе, а следовательно, стабильные режимы упрочнения и качественные харак 3 18302 1 2014.06.30 теристики формируемой поверхности). Диски 1, 2, кольца 9, 10, центры 13, 14, пружина поджима 17, упор 15, корпус 18 выполнены из немагнитопроводного материала (фиг. 1). Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки вала может иметь несколько разновидностей отражателей 7 отражатели выполнены в виде шаров (фиг. 1) отражатели выполнены в виде роликов (фиг. 2) отражатели выполнены в виде шайбы, внутренняя поверхность которой имеет периодический профиль (фиг. 3, 4). Инструмент работает следующим образом. Центр 14 закрепляют в патроне станка с возможностью передачи крутящего момента,а центр 13 - в подшипниковой опоре, расположенной в пиноли станка. Корпус 18 крепят винтами 27 на суппорте 28 станка. Радиальным перемещением резцедержателя совмещают продольную ось 23 центров 13, 14 с продольной осью отверстия 3 дисков 1, 2. Вводят обрабатываемый вал 8 с центровыми отверстиями на торцах в отверстие 3 дисков 1, 2. Устанавливают вал 8 на центр 14 и поджимают центром 13 пиноли станка. Под действием пружины поджима 17 магнитопроводные втулки 16 поджимаются к торцам вала 8. Ось симметрии кольцевой камеры 4 совмещают с правым (относительно чертежа) торцом вала 8. Линии магнитного поля замыкаются через магнитопроводную втулку 16 и поверхность ферромагнитного вала 8. В результате участок вала 8, расположенный между кольцами 9,10, намагничивается и приобретает магнитные свойства. Валу 8 сообщают вращение посредством патрона станка, а корпусу 18 устройства - движение подачи. Намагниченный вращаемый участок вала 8 воздействует на деформирующие шары 6 и разгоняет их в окружном направлении кольцевой камеры 4. Под действием возникающей центробежной силы деформирующие шары расходятся в радиальном направлении до отражателей 7. Периодически сталкиваясь с отражателями 7, деформирующие шары 6 меняют траекторию своего движения в направлении к упрочняемой поверхности вала. В результате через короткий промежуток времени деформирующие шары 6 сталкиваются с поверхностью вала и осуществляют ее динамическое упрочнение. Причем поверхностное пластическое деформирование поверхности осуществляется в металле, находящемся в напряженном состоянии под действием магнитного поля. Фактически имеет место комбинированное упрочнение поверхностным пластическим деформированием и магнитным полем, что повышает производительность упрочняющей обработки и глубину упрочненного слоя. На поверхности вала формируется новый рельеф с низкой шероховатостью и профилем,представляющим собой пересечение лунок от деформирующих шаров, внедряемых в поверхность при динамическом ударе. Инструмент имеет широкие технологические возможности, так как позволяет осуществлять отделочно-упрочняющую обработку валов напроход. Кроме того, инструмент позволяет повысить производительность процесса упрочнения в 1,8-3 раза и на 20 увеличить глубину упрочнения поверхностного слоя. Источники информации 1. СТИН. - 2007. -5. - С. 24-27. 2. Патент РФ 2000918, МПК 624 39/04, 1993. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5