PL204189B1 - Stanowisko do nagniatania udarowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest stanowisko do nagniatania udarowego powierzchni zewnętrznych walcowych umożliwiające kształtowanie stereometrii powierzchni o wymaganych własnościach.

W ostatnich latach obróbka powierzchni zwłaszcza walcowych poprzez nagniatanie, z uwagi na obniżenie kosztów produkcji jak również poprawę ich własności tribologicznych poprzez możliwość kształtowania stereometrii obrabianych powierzchni, jest coraz szerzej stosowana. Stanowi to istotną motywację do doskonalenia stosowanych w tej technologii narzędzi jak również urządzeń.

Między innymi, znane jest z polskiego opisu patentowego nr 102878 urządzenie do nagniatania powierzchni zewnętrznych wałów, które jest mocowane w imaku narzędziowym obrabiarki, najczęściej uniwersalnej tokarki. Sama konstrukcja elementu nagniatającego, który stanowi rolka, jak również możliwości kinematyczne obrabiarki, na której mocowane jest urządzenie, uniemożliwiają bieżące sterowanie założonymi parametrami obróbki i tym samym uzyskanie w pełni założonej własności warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu oraz nie dają możliwości realizacji założeń z zakresu kształtowania stereometrii powierzchni o wymaganych własnościach.

Również urządzenie do impulsowej obróbki powierzchni, będące przedmiotem polskiego zgłoszenia patentowego P 299778, stanowi narzędzie, które może być wykorzystane na obrabiarce umożliwiającej zagwarantowanie założonej kinematyki jego pracy, mimo potencjalnych możliwości uzyskania oczekiwanych efektów kształtowania stereometrii powierzchni o wymaganych własnościach poprzez jego konstrukcję, w praktyce przy dotychczasowym wyposażeniu warsztatów nie może być właściwie wykorzystane.

Celem wynalazku jest opracowanie stanowiska do nagniatania udarowego wykorzystującego istniejące konstrukcje urządzenia do impulsowej obróbki powierzchni walcowych, które umożliwiałoby pełne sterowanie tym procesem z punktu widzenia własności warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu, jak również stereometrii obrobionej powierzchni o wymaganych własnościach użytkowych.

Stanowisko do nagniatania udarowego zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że posiada urządzenie do nagniatania udarowego posiadające zespół głowicy z elementami udarowymi oraz zespół krzywek z centrycznie usytuowanym otworem przelotowym na część obrabianą, napędzane przez układ napędowy zawierający silnik elektryczny połączony z siecią zasilającą poprzez regulator z programatorem prędkości silnika. Napęd z silnika przenoszony jest na zespół krzywek poprzez przekładnię, natomiast na zespół głowicy z elementami udarowymi obracaną w przeciwnym kierunku do obrotu zespołu krzywek poprzez zespół przekładni, z których przekładnia połączona bezpośrednio z wałem silnika jest przekładnią cierną bezstopniową. Naprzeciw urządzenia do nagniatania udarowego usytuowany jest zespół mocowania przedmiotu zawierający uchwyt, sprzężoną z nim nakrętkę współpracującą ze śrubą pociągową napędzaną przez silnik poprzez przekładnie ślimakowe, przy czym z silnikiem połączony jest regulator analogowy prędkości obrotowej silnika.

Poza tym naprzeciw silnika napędu posuwu usytuowany jest czujnik jego prędkości obrotowej, a naprzeciw silnika napę du urządzenia do nagniatania udarowego od strony napędu krzywki oraz koła sprzężonego z przekładnią cierną przenoszącego napęd na głowicę z elementami udarowymi są również usytuowane czujniki ich prędkości obrotowych, natomiast z nakrętką posuwu sprzężony jest czujnik położenia przedmiotu obrabianego.

W wyniku opracowania nowej konstrukcji stanowiska do nagniatania udarowego uzyskano moż liwość pełnego sterowania procesem obróbki powierzchni tą metodą. Uzyskano to, między innymi, poprzez odpowiednie rozwiązanie konstrukcyjne napędu głowicy i krzywki urządzenia do nagniatania udarowego. Zastosowanie jednego silnika do napędu obu wymienionych zespołów, sprzężonego od strony napędu głowicy z bezstopniową przekładnią cierną zapewnia stały stosunek ich prędkości obrotowych i jednocześnie przeciwne kierunki obrotów oraz daje możliwość zmiany prędkości głowicy niezależnie od prędkości krzywki w zakresie określonym dla przekładni ciernej. Wyposażenie napędu urządzenia do nagniatania udarowego w odrębne czujniki obrotów głowicy i obrotów krzywki oraz napędu posuwu w czujniki prędkości obrotowych, a także czujnik położenia przedmiotu obrabianego, jak też moduł sumujący przetwarzający informacje z wymienionych czujników i przekazujący je do komputera z zainstalowanym odpowiednim programem, pozwala na wizualizację i rejestrację parametrów obróbki. Poza tym dzięki wyposażeniu w komputer na tym stanowisku istnieje możliwość symulacji wyników obróbki i wyboru właściwych parametrów dla uzyskania wymaganych własności warstwy wierzchniej i stereometrii powierzchni obrabianego przedmiotu.

PL 204 189 B1

Wspomniana możliwość wizualizacji i rejestracji parametrów obróbki umożliwia wykorzystanie stanowiska, będącego przedmiotem niniejszego wynalazku, również do prowadzenia badań nad technologią nagniatania udarowego.

Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu przedstawiony jest w schematycznym ujęciu na rysunku.

Jak to uwidoczniono na rysunku, stanowisko do nagniatania udarowego posiada urządzenie do nagniatania udarowego 1, które składa się z głowicy 2, w której umieszczone są cztery elementy udarowe 3 opierające się o ściśniętą sprężynę 4. Elementy udarowe 3 współpracują z krzywką 5 poprzez boczne występy 6. Zespoły głowicy 2 i krzywki 5 są napędzane w przeciwnych kierunkach przez jeden silnik elektryczny 7 posiadający z obu stron wyjścia na przekładnie łączące go z napędzanymi zespołami. Napęd na krzywkę 5 jest realizowany poprzez zespół przekładni pasowych z kołami 8, 9, 10, 11, przy czym z uwagi na zmianę odległości osi silnika 7 od stałej osi krzywki 5 podczas regulacji przełożenia bezstopniowej przekładni ciernej 12, koło pasowe 9 usytuowane w jednej płaszczyźnie z kołem pasowym 8 jest połączone z zespołem kół 10 i 11 poprzez wał przegubowy 13. Z przeciwległej strony wał silnika 7 połączony jest z głowicą 2 poprzez bezstopniową przekładnię cierną 12 sprzężoną z zespołem przekładni pasowych z kołami 14, 15, 16 i 17. Silnik elektryczny 7 połączony jest z siecią zasilającą poprzez regulator obrotów R1 sprzężony z programatorem P prędkości wymienionego silnika 7.

Naprzeciw koła pasowego 8 połączonego z osią krzywki 5 usytuowany jest czujnik fotoelektryczny S1 prędkości obrotowej krzywki 5, połączony elektrycznie z modułem pomiarowym S przekazującym sygnał cyfrowy na komputer PC, natomiast naprzeciw koła 14 połączonego z wyjściem bezstopniowej przekładni ciernej 12 usytuowany jest drugi czujnik fotoelektryczny S2 prędkości obrotowych głowicy 2, również połączony z modułem pomiarowym S. Naprzeciw urządzenia do nagniatania udarowego 1 usytuowany jest zespół mocowania przedmiotu zawierający uchwyt 18, połączoną z nim nakrętkę 19 współpracującą ze śruba pociągową 20. W strefie przesuwu zespołu mocowania przedmiotu usytuowana jest listwa 21 ze skalą do ustawienia położenia wejściowego przedmiotu obrabianego Po oraz nastawny wyłącznik krańcowy 22 ograniczający ruch roboczy. Na nakrętce 19 posuwu usytuowany jest czujnik C położenia przedmiotu obrabianego Po połączony z modułem pomiarowym S. Napęd posuwu stanowi silnik prądu stałego 23 połączony z zasilaniem poprzez regulator prędkości obrotowej R2. Obroty z silnika 23 są przenoszone na śrubę pociągową 20 poprzez przekładnię ślimakową 24. Naprzeciw osi silnika 23 usytuowany jest czujnik S3 jego prędkości obrotowej, połączony z modułem pomiarowym S.

W celu wykonania obróbki przedmiotu obrabianego Po na stanowisku do nagniatania udarowego według wynalazku, wykorzystując program symulacyjny na komputerze PC, ustala się prędkość obrotową silnika 7, przełożenie przekładni przenoszącej napęd na głowicę 2 oraz szybkość posuwu, z punktu widzenia wymaganych własności obrabianej powierzchni. Wybrane parametry ustawia się na stanowisku, mocuje w uchwycie 18 przedmiot obrabiany oraz ustawia według listwy 21 jego położenie wejściowe oraz punkt wyłączenia posuwu poprzez ustawienie wyłącznika krańcowego 22. Po wykonaniu tych czynności włączamy posuw, a następnie obroty zespołów głowicy 2 i krzywki 5. Po osiągnięciu przez przedmiot obrabiany Po założonego położenia obróbka jest zakończona, a wyłącznik krańcowy wyłącza silnik 7 napędu krzywki 5 i głowicy 2 oraz silnik 23 napędu posuwu.

Claims (2)

1. Stanowisko do nagniatania udarowego zawierające urządzenie do nagniatania udarowego składające się z zespołu głowicy z elementami udarowymi oraz zespołu krzywki, znamienne tym, że urządzenie do nagniatania udarowego (1) posiada napęd zawierający silnik elektryczny (7) połączony z siecią zasilającą poprzez regulator (R1) z programatorem (P) prędkość, i sprzężony z zespołem krzywki (5) poprzez przekładnię z kołami (8), (9), (10), (11) oraz przegub (13), natomiast z zespołem głowicy (2) z elementami udarowymi (3) poprzez zespół przekładni, z których przekładnia (12) połączona bezpośrednio z silnikiem (7) jest bezstopniową przekładnią cierną natomiast naprzeciw urządzenia do nagniatania udarowego (1) usytuowany jest zespół mocowania przedmiotu obrabianego (Po) zawierający uchwyt (18), z którym sprzężona jest nakrętka (19) współpracująca ze śrubą pociągową (20) połączoną z silnikiem elektrycznym (23) napędu posuwu poprzez przekładnię

PL 204 189 B1 ślimakową (24), przy czym silnik elektryczny (23) połączony jest z zasilaniem poprzez regulator (R2) prędkości obrotowej.

2. Stanowisko do nagniatania udarowego według zastrz. 1, znamienne tym, że naprzeciw silnika elektrycznego (23) napędu posuwu usytuowany jest czujnik (S3) jego prędkości obrotowej, a naprzeciw koła (8) przekładni napędu obrotu krzywki (5) urządzenia do nagniatania udarowego (1) oraz koła (14) sprzężonego z przekładnią cierną (12) usytuowane są czujniki (S1), (S2) ich obrotów, natomiast z nakrętką (19) posuwu sprzężony jest czujnik (C) położenia przedmiotu obrabianego (Po), przy czym wymienione czujniki (S1), (S2), S3), (C) są połączone z modułem pomiarowym (S) sprzężonym z komputerem (PC).