PL233129B1 - Urządzenie do dynamicznego nagniatania elementów cienkościennych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do dynamicznego nagniatania cienkościennych płaskich przedmiotów przez synchroniczną obróbkę dwóch przeciwległych powierzchni.

Nagniatanie powierzchniowe jest znaną i stosowaną metodą obróbki plastycznej na zimno. Nagniatanie opisano w książce: Przybylski W.: Technologia obróbki nagniataniem, WNT Warszawa 1987. Nagniatanie może być realizowane jako statyczne lub dynamiczne. Nagniatanie statyczne następuje gdy narzędzie i przedmiot obrabiany są w stałym kontakcie i występują oddziaływania w przybliżeniu statyczne. Obróbka dynamiczna ma miejsce gdy kontakt narzędzia z przedmiotem jest okresowy lub krótkotrwały i występują oddziaływania dynamiczne. Nagniatanie wykonuje się w celu zmiany struktury warstwy wierzchniej metalu. Jednym z efektów nagniatania stali jest tak zwane umocnienie przez zgniot, czyli zmiana właściwości fizycznych w efekcie wzrostu gęstości dyslokacji w sieci krystalicznej metalu na skutek odkształcenia. Do elementów o małej sztywności zaleca się nagniatanie dynamiczne, które pozwala osiągnąć duże wzmocnienie warstwy wierzchniej bez naruszenia spójności i niepożądanych deformacji przedmiotu obrabianego. Wynika to z faktu, że w nagniataniu dynamicznym można uzyskać duży impuls siły oddziałującej na obrabianą powierzchnię, a w nagniataniu statycznym siła oddziaływania jest stała, ale z reguły ma mniejszą wartość. Dlatego stosując nagniatanie dynamiczne można osiągnąć odpowiednie wzmocnienie warstwy wierzchniej i ograniczyć ryzyko niekorzystnej zmiany geometrii przedmiotu obrabianego. Obecnie w przypadku elementów o niewielkiej grubości stosuje się obróbkę strumieniową, aby zapobiec trwałym odkształceniom obrabianych elementów, będących skutkiem stałego nacisku narzędzia nagniatającego.

Znane jest z opisu wynalazku PL.204685 urządzenie do fizycznego modelowania procesu nagniatania dynamicznego, którego istotą jest to, że na stole mocuje się przedmiot, którego powierzchnię obrabianą poddaje się uderzeniom bijaka zakończonego kulką i poruszającego się w prowadnicach kulkowych o zadanej energii zderzeń i wykonuje się wiele przejść przesuwnych stołu z przedmiotem, przy czym położenie początkowe stołu dla poszczególnych przejść jest różne, przez co uzyskuje się stopniowe zagęszczanie śladów uderzeń.

Stosując nagniatanie np. końcówki ostrza noża rzeźniczego można osiągnąć wzrost odporności na zużycie, rozumiane jako zmiana geometrii końcówki ostrza. Urządzenie do dynamicznego nagniatania będące przedmiotem wynalazku umożliwia realizację dynamicznego nagniatania np. końcówki ostrza noża.

Taka obróbka jest trudna do realizacji gdyż obrabiana strefa jest podatna na odkształcenia i z tego względu nagniatanie należy prowadzić synchronicznie i jednocześnie na dwóch przeciwległych powierzchniach ostrza symetrycznie względem płaszczyzny symetrii ostrza. Dodatkowo, aby uzyskać odpowiednie rezultaty obróbki należy zapewnić stały kąt pomiędzy linią uderzenia narzędzia, a płaszczyzną symetrii ostrza noża. Obecnie nie jest znane urządzenie, które spełniałoby powyższe wymagania.

Urządzenie do dynamicznego nagniatania elementów cienkościennych według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada co najmniej dwa narzędzia nagniatające które synchronicznie i jednocześnie nagniatają przeciwległe powierzchnie przedmiotu obrabianego przy czym urządzenie wyposażone jest w układ pozycjonowania przedmiotu obrabianego.

Urządzenie do dynamicznego nagniatania elementów cienkościennych według wynalazku posiada system pozycjonowania przedmiotu obrabianego, który zapewnia odpowiednie położenie przedmiotu w czasie obróbki.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w częściowym przekroju wzdłużnym, fig. 2 przedstawia urządzenie w częściowym przekroju poprzecznym a fig. 3 przedstawia schematyczne działanie urządzenia, fig. 4 schematyczne przedstawienie obróbki.

Obróbka nagniatania dynamicznego synchronicznego opisana jest na przykładzie obróbki noża. W przykładzie wykonania realizowana jest na obu powierzchniach ostrza synchronicznie poprzez dwa jednakowe narzędzia 4, które wykonują ruch obrotowy. Każde z narzędzi posiada twarde elementy nagniatające 9, które zamocowane są w taki sposób, że mogą wykonywać ruch w kierunku odchylonym o kąt między 0 a 30 stopni od kierunku promieniowego. Dzięki temu, linia uderzenia elementów roboczych w końcówkę ostrza jest stała i nachylona pod kątem pomiędzy 60 a 90 stopni do płaszczyzny symetrii ostrza noża. Oba narzędzia wykonują ruch synchroniczny z tą samą prędkością obrotową, dzięki czemu następuje jednoczesne uderzenie dwóch elementów nagniatających

PL 233 129 B1 w obrabiane przeciwległe powierzchnie, co zapobiega odkształceniu ostrza noża i gwarantuje jednakowe parametry obróbki obydwóch powierzchni. Fig. 4 przedstawia powiększenie strefy obrabianej w chwili jednoczesnego uderzenia dwóch elementów nagniatających 3.2, 3.3 w obrabianą końcówkę ostrza noża 3.1.

Urządzenie w przykładzie wykonania posiada korpus 1, w którym ułożyskowane są dwa wałki 2 i 3 o równoległych, pionowych osiach obrotu. Na jednych końcach wałków 2 i 3 zamontowane są jednakowe narzędzia 4, zaś na drugich końcach wałków 2 i 3 zamontowane są koła zębate o tej samej średnicy, które tworzą przekładnię 5, która zapewnia synchronizację obu narzędzi . W przedstawionym przykładnie realizacji przekładnia 5 zawiera również napęd.

Narzędzie 4 składa się z dwóch tarcz: górnej 6 i dolnej 7, które połączone są śrubami 8. W tarczy górnej wykonane są kanały prowadzące, w których umieszczone są elementy nagniatające 9 w postaci wałeczków, które mogą wykonywać ruch w kanałach prowadzących wzdłuż osi wałeczków. Każdy z wałeczków 9 zakończony jest z dwóch stron powierzchniami kulistymi. Wałeczki nagniatające jednym końcem uderzają w obrabianą powierzchnię nagniatając ją, a drugą stroną współpracują ze sprężyną 10 wykonaną z taśmy sprężystej. W dolnej tarczy wykonane jest połączenie kształtowe, które umożliwia montaż narzędzia 4 na wałku 2, 3 i przenoszenie momentu obrotowego z przekładni napędowej 5. Urządzenie wyposażone jest w układ pozycjonowania, który utrzymuje przedmiot obrabiany (ostrze noża) w stałej pozycji względem narzędzi. Na układ pozycjonowania składają się dwa jednakowe zespoły - jeden usytuowany przed osiami obrotu wałów, a drugi za osiami wałów. W skład każdego zespołu wchodzi układ pryzmatyczny 11 i zestaw dwóch kul tocznych 12. Układ pryzmatyczny 11 złożony jest z czterech wałków zakończonych powierzchniami kulistymi i zamocowany jest na prowadnicy liniowej 13 przez co może wykonywać ruch w osi pionowej. Zakres ruchu układu pryzmatycznego regulowany jest śrubą 14. Dolna powierzchnia układu pryzmatycznego współpracuje z dwoma dźwigniami 15 zakończonymi powierzchnią walcową. Każda z dźwigni ułożyskowana jest na osi obrotowej 16, a jej dragi koniec, również walcowy, współpracuje z popychaczem 17, który reguluje napięcie sprężyny 18, która ustala położenie kuli tocznej 12. Kule toczne 12 usytuowane są ponad narzędziami 4 i zamocowane w prowadnicach liniowych 19, w których mogą wykonywać ruch wzdłuż osi prostopadłej do płaszczyzny symetrii obrabianego ostrza. Opisany układ pozycjonowania działa w następujący sposób. Po przyłożeniu ostrza noża od góry do układu pryzmatycznego użytkownik dociska nóż do dołu powodując pionowy ruch układu pryzmatycznego. Ten ruch jest przekazywany poprzez dźwignie na ruch popychaczy, które poprzez sprężyny, wywierają nacisk na kule toczne. Kule toczne najpierw przesuwają się w kierunku powierzchni noża, a kiedy dojdzie do styku naciskają na ostrze noża utrzymując je pożądanej pozycji w trakcie obróbki.

Fig 3 przedstawia przykład realizacji układu pozycjonowania przedmiotu obrabianego (2.1), w skład którego wchodzą dwa kulowe elementy toczne (2.2, 2.3) oraz kulowy element pryzmatyczny (2.4), które utrzymują obrabiany przedmiot w stałej pozycji.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Urządzenie do dynamicznego nagniatania elementów cienkościennych, posiadające korpus z umieszczonymi w wewnątrz narzędziami nagniatającymi, znamienne tym, że posiada co najmniej dwa narzędzia nagniatające (4) które synchronicznie i jednocześnie nagniatają przeciwległe powierzchnie przedmiotu obrabianego przy czym urządzenie wyposażone jest w układ pozycjonowania (11) przedmiotu obrabianego.