Комбинированный упругий инструмент

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Акулович Леонид Михайлович Сергеев Леонид Ефимович Агейчик Валерий Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Комбинированный упругий инструмент для обработки отверстий, содержащий корпус с центральным отверстием, в котором установлен шток, рабочие деформирующие элементы, выполненные в виде деформирующих витков винтовой цилиндрической пружины, рабочие антифрикционные элементы, выполненные в виде витков с антифрикционным покрытием винтовой цилиндрической пружины, причем упомянутые две винтовые цилиндрические пружины выполнены из упругой металлической проволоки и установлены из условия чередования в продольном направлении инструмента деформирующих витков и витков с антифрикционным покрытием, концы винтовых цилиндрических пружин закреплены в корпусе и на штоке, при этом последний выполнен с винтовым пазом, в котором размещена шпонка, закрепленная в корпусе, из условия осуществлений вращательных движений штока относительно продольной оси корпуса для обеспечения ввода в обрабатываемое отверстие комбинированного инструмента и его радиальной подачи, отличающийся тем, что шток в верхней части имеет резьбу с установленной на ней над корпусом регулировочной гайкой. 48712008.12.30 2. Комбинированный упругий инструмент по п. 1, отличающийся тем, что рабочие антифрикционные элементы выполнены в виде витков с антифрикционным покрытием винтовой цилиндрической пружины меньшей продольной и поперечной жесткости, чем рабочие деформирующие элементы, выполненные в виде деформирующих витков винтовой цилиндрической пружины.(56) 1. А.с. СССР 1583262, МПК В 24 В 1/00, 33/08, 1990. 2. Патент на изобретение РФ 2313440 С 1, МПК В 24 В 39/02, 2007. 3. Ящерицин П.И., Фельдштейн Е.Э., Корниевич М.А. Теория резания. - Мн. ООО Новое знание, 2005. - . 247-250. Полезная модель относится к технологии машиностроения, конкретно к механической обработке отверстий в металлических деталях машин, и может быть использована при обработке отверстий. Известен способ и инструмент с чередующимися в окружном направлении антифрикционными брусками и деформирующими элементами, которым сообщают вращательное и возвратно-поступательное перемещение вдоль оси заготовки, при этом в качестве деформирующих элементов используют ролики в виде эллипсоидов вращения, оси которых устанавливают под углом к оси инструмента с возможностью свободного вращения, причем угол наклона роликов и скорости выбирают из приведенных соотношений 1. Недостатками известного инструмента и способа является сложность конструкции и высокая стоимость изготовления инструмента, причем небольшая рабочая площадь инструмента снижает интенсивность обработки больших внутренних поверхностей и производительность обработки. Известен комбинированный упругий инструмент для обработки гильз и цилиндров двигателей, содержащий корпус с центральным отверстием, в котором установлен шток,рабочие деформирующие элементы, выполненные в виде деформирующих витков винтовой цилиндрической пружины, рабочие антифрикционные элементы, выполненные виде витков с антифрикционным покрытием винтовой цилиндрической пружины, причем упомянутые две винтовые цилиндрические пружины выполнены из упругой металлической проволоки и установлены из условия чередования в продольном направлении инструмента деформирующих витков и витков с антифрикционным покрытием, концы винтовых цилиндрических пружин закреплены в корпусе и на штоке, при этом последний выполнен с винтовым пазом, в котором размещена шпонка, закрепленная в корпусе, из условия осуществлений вращательных движений штока относительно продольной оси корпуса для обеспечения ввода в обрабатываемое отверстие комбинированного инструмента и его радиальной подачи 2. Такой комбинированный упругий инструмент не обеспечивает качественную обработку отверстий при заданной производительности технологического процесса, так как при его работе не обеспечивается один из основных принципов механической обработки металлов 3, заключающийся в чередовании степени силового воздействия на поверхность металла, связанный с тем, что для последующего деформирования требуется значительно большее давление из-за необходимости преодоления сопротивления полей напряжений. Это приводит к разрушению материала и сопровождается появлением трещин и отслаиванием поверхностного слоя, что резко снижает его прочностные характеристики. Ввод упругого инструмента в обрабатываемое отверстие заготовки производят в растянутом положении пружины при максимальной ее длине, которая, вытягиваясь, уменьшается в диаметре, и инструмент свободно вводится в необработанное отверстие. Однако 2 48712008.12.30 при дальнейшем его вращении прижатие витков к обрабатываемой поверхности возможно только за счет центробежных сил, действующих на витки пружины, что недостаточно для преодоления их жесткости. Поэтому эффективного воздействия инструмента на обрабатываемую поверхность не происходит. Не предусмотрена также возможность плавной компенсации регулирования инструмента по мере износа его обрабатывающих поверхностей. Выполнение обеих пружин равной жесткости и особенно при большой жесткости у витков с антифрикционным покрытием не позволяет обеспечить высокую степень осцилляции витков с антифрикционным покрытием при выполнении технологического процесса,что снижает качество обработки отверстий. Высокий уровень давления части инструмента с антифрикционным покрытием на обрабатывающую поверхность приводит к неравномерности распределения напряжений антифрикционного покрытия, к его разрушению в зоне обработки и снижению качества и текстуры поверхностного слоя. Задача, которую решает полезная модель, заключается в улучшении качества обработки отверстий с регулированием рабочих параметров инструмента по мере их износа. Поставленная задача решается с помощью комбинированного упругого инструмента для обработки отверстий, содержащего корпус с центральным отверстием, в котором установлен шток, рабочие деформирующие элементы, выполненные в виде деформирующих витков винтовой цилиндрической пружины, рабочие антифрикционные элементы, выполненные виде витков с антифрикционным покрытием винтовой цилиндрической пружины,причем упомянутые две винтовые цилиндрические пружины выполнены из упругой металлической проволоки и установлены из условия чередования в продольном направлении инструмента деформирующих витков и витков с антифрикционным покрытием, концы винтовых цилиндрических пружин закреплены в корпусе и на штоке, при этом последний выполнен с винтовым пазом, в котором размещена шпонка, закрепленная в корпусе, из условия осуществлений вращательных движений штока относительно продольной оси корпуса для обеспечения ввода в обрабатываемое отверстие комбинированного инструмента и его радиальной подачи, где шток в верхней части имеет резьбу с установленной на ней над корпусом регулировочной гайкой, а рабочие антифрикционные элементы, выполнены в виде витков с антифрикционным покрытием винтовой цилиндрической пружины меньшей продольной и поперечной жесткости, чем рабочие деформирующие элементы,выполненные в виде деформирующих витков винтовой цилиндрической пружины. На фиг. 1 показана схема обработки отверстия предлагаемым инструментом и частичный продольный разрез инструмента на фиг. 2 - общий вид инструмента и его положение при вводе в обрабатываемое отверстие на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1, крепление концов упругого инструмента в корпусе на фиг. 4 - поперечное сечение упругого металлического элемента с антифрикционным покрытием. Инструмент содержит корпус 1 в виде втулки, в центральном отверстии которого расположен шток 2, имеющий возможность возвратно-вращательного движения относительно корпуса и продольной оси благодаря имеющемуся винтовому пазу 3 и шпонки 4,входящей в паз 3 и закрепленной в корпусе 1. Инструмент имеет чередующиеся в продольном направлении антифрикционные 5 и деформирующие 6 элементы, которые выполнены в виде упругих металлических проволок, свернутых в витки двухзаходной винтовой цилиндрической пружины. Одним заходом является пружина 5 с антифрикционным покрытием, а другим заходом - вторая пружина с деформирующими витками 6. Антифрикционное покрытие, применяемое при противозадирной обработке, содержит, например, медь, олово, цинк, дисульфит молибдена,графит и другие компоненты и представляет собой композиционный материал конструкционного характера, который наносится известными способами на наружную поверхность витков одной из пружин 5. Изготовляют пружины 5 и 6 путем навивки с удвоенным шагом 2 Р, чтобы в собранном инструменте получить двухзаходную винтовую цилиндрическую пружину с шагом Р и чередующимися в продольном направлении антифрикцион 3 48712008.12.30 ными 5 и деформирующими 6 элементами. С каждого торца такой сборной пружины образуются два конца, которые закреплены в корпусе 1 с помощью винтов 7, на штоке 2 - с помощью фланца 8, который неподвижно установлен на конце штока 2, и винтов 9. Шток 2 в верхней части имеет резьбу с установленной на ней над корпусом 1 регулировочной гайкой 10. Радиальная подача осуществляется за счет дополнительного возвратно-поступательного движения штока 2 в корпусе 1, а благодаря имеющемуся винтовому пазу 3 и шпонки 4,входящей в паз и закрепленной в корпусе, шток совершает возвратно-вращательное движение относительно корпуса и продольной оси. Упругая металлическая проволока свита в витки винтовых пружин диаметром несколько больше диаметра обрабатываемого отверстия 3, количество антифрикционных и деформирующих витков не менее двух, шириной впадины между витками В не менее одной трети шага пружины. Ввод упругого инструмента в обрабатываемое отверстие заготовки диаметром , производят в растянутом положении пружины при максимальной ее длине , которая вытягиваясь, уменьшается в диаметре до значенияи инструмент свободно вводится в необработанное отверстие заготовки, т.к. 3. Далее путем поворота регулировочной гайки 10 производится сжатие витков пружин с плотным прилеганием их к обрабатываемой поверхности. Инструмент работает следующим образом. При обработке отверстий предлагаемому инструменту сообщают вращательное Р относительно продольной оси и возвратно-поступательное ПР движения. Кроме того, шток 2 вращаясь относительно корпуса за счет винтового паза 3 и шпонки 4 сближает концы пружины, раскручивая ее. При этом наружный диаметр пружины может дополнительно увеличиваться, а благодаря упругим свойствам проволоки и пружины в целом обеспечивается радиальная подача, необходимая для противозадирной обработки элементами из мягкого материала и для поверхносного пластического деформирования (ППД). Рабочая поверхность, полученная таким образом, является винтовой цилиндрической поверхностью с аксиально-смещенным в продольном направлении рабочим слоем, способствующей снижению температуры обработки благодаря впадинемежду витками и свободному проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. Аксиально-смещенный рабочий слой винтовой пружины позволяет интенсифицировать процесс обработки. Равномерное действие упругих сил металлической проволоки,свернутой в витки винтовой поверхности, повышает точность и производительность обработки, а также снижает теплонапряженность процесса за счет прерывистой в продольном направлении зоны обработки. Биение корпуса 1 штока 2 не влияет на биение металлической проволоки, свернутой в витки винтовой поверхности, так как этот инструмент свободно размещается и ориентируется в обрабатываемом отверстии. В процессе противозадирной обработки шток освобождает упругие силы пружин, которые, раскручиваясь, увеличиваются в диаметре и соприкасаются витками с антифрикционным покрытием с обрабатываемой поверхностью и заполняют впадины микропрофиля. Деформирующие витки также соприкасаются с обрабатываемой поверхностью. Вращение и возвратно-поступательное перемещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки приводят к обкатыванию поверхности деформирующими витками и улучшают степень заполнения впадин микропрофиля антифрикционными материалами. Выполнение пружины с антифрикционным покрытием с меньшей жесткостью витков, чем у деформирующих витков позволяет обеспечить высокую степень осцилляции витков с антифрикционным покрытием при выполнении технологического процесса, что дополнительно повышает качество обработки отверстий. По мере износа обрабатывающих поверхностей инструмента путем дополнительного вращения регулировочной гайки 10 осуществляется, за счет сжатия пружин 5 и 6 и увеличения таким образом их диаметров,плавное восстановление первоначальных геометрических параметров инструмента. 4 48712008.12.30 После завершения обработки вращением регулировочной гайки 10 пружины расжимаются и уменьшаются в диаметре и антифрикционные и деформирующие витки отходят от обрабатываемой поверхности, далее шток 2 выдвигается из корпуса (на фиг. 1-2, движение вверх). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5