PL248771B1 - Sposób kształtowania wgłębień narzędziem do nagniatania powierzchni - Google Patents

Abstract

Sposób kształtowania wgłębień narzędziem do nagniatania powierzchni, prowadzi się tak, że do obrabianej powierzchni dosuwa się końcówkę udarową elementu nagniatającego i następnie, poprzez jej docisk do obrabianej powierzchni kształtuje się wgłębienie (5), po czym trzpień mocujący (1) odsuwa się od obrabianej powierzchni, a następnie obraca się go o pożądany kąt lub przesuwa na pożądaną wysokość i element nagniatający ponownie dosuwa się do obrabianej powierzchni, do której dociska się go i kształtuje się kolejne wgłębienie (5). Czynność powtarza się do osiągnięcia żądanej liczby wgłębień w powierzchni obrabianej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania wgłębień narzędziem do nagniatania powierzchni zróżnicowanych elementów maszyn, zwłaszcza z wykorzystaniem frezarek sterowanych numerycznie.

W ostatnich latach opracowano wiele narzędzi służących do nagniatania powierzchni, zwłaszcza narzędzi do nagniatania powierzchni metodą statyczną oraz dynamiczną, umożliwiające otrzymywanie rozproszonych lub regularnie rozmieszczonych śladów obróbki. Podczas prowadzenia obróbki maszyn istotne jest zapewnienie odpowiedniej sztywności układu uchwyt-obrabiarka-przedmiot-narzędzie - UOPN, co wpływa na dokładność wykonywanego elementu. Warunek dotyczący sztywności układu, zwłaszcza w przypadku braku odpowiedniego lub ograniczonego sterowania na samej obrabiarce powoduje, że często konieczne jest wykorzystywanie skomplikowanych urządzeń mających formę osobnych stanowisk lub skomplikowanych głowic narzędziowych wykorzystywanych do obróbki nagniataniem. Produkcja takich urządzeń na większą skalę jest często nieopłacalna a obsługa urządzeń o skomplikowanej budowie zniechęca do ich stosowania w przemyśle.

Wgłębienia powierzchni o określonym kształcie i regularnym rozmieszczeniu pełnią rolę zasobników substancji smarującej oraz gromadzą i odprowadzają zanieczyszczenia lub produkty zużycia ze strefy tarcia, co jest szczególnie istotne w trudnych warunkach pracy ślizgowych węzłów tarcia, których przykładem są łożyska ślizgowe, które pracują w środowisku o zwiększonym zanieczyszczeniu lub tuleje cylindrowe, w których prędkość tłoka w martwej strefie jest bliska zeru. W przypadku ślizgowych węzłów tarcia pracujących w trudnych warunkach kształtowane są wgłębienia stanowiące kieszenie smarowe, przy czym ważne jest ukształtowanie wgłębień o ściśle określonej geometrii i w precyzyjnie ustalonym układzie.

Z opisu patentowego PL204189B1 znane jest stanowisko do nagniatania udarowego, które zawiera urządzenie do nagniatania udarowego składające się z zespołu głowicy z elementami udarowymi oraz zespołu krzywki. Ponadto posiada ono napęd zawierający silnik elektryczny połączony z siecią zasilającą poprzez regulator z programatorem prędkości i sprzężony z zespołem krzywki poprzez przekładnię z kołami oraz przegub, z zespołem głowicy z elementami udarowymi poprzez zespół przekładni, z których przekładnia połączona bezpośrednio z silnikiem jest bezstopniową przekładnią cierną. Naprzeciw urządzenia do nagniatania udarowego usytuowany jest zespół mocowania przedmiotu obrabianego zawierający uchwyt, z którym sprzężona jest nakrętka współpracująca ze śrubą pociągową połączoną z silnikiem elektrycznym napędu posuwu poprzez przekładnię ślimakową. Silnik elektryczny połączony jest z zasilaniem poprzez regulator prędkości obrotowej. To znane urządzenie umożliwia kształtowanie wgłębień w zdeterminowanym układzie i kształcie z dużą efektywnością i wydajnością nawet na twardych elementach. Ograniczenie stanowi jednak wymiar przedmiotu obrabianego, ponieważ konstrukcja głowicy pozwala na obróbkę wałów o średnicy co najwyżej 30 mm.

W opisie patentowym PL230836B1 została natomiast ujawniona głowica narzędziowa do wytwarzania węzła ślizgowego, zwłaszcza jednoimiennego typu stal-stal albo stal-żeliwo, w elementach ślizgowych takich jak łożyska ślizgowe, czopy wałów, prowadnice, uszczelnienia, tłoki i cylindry, obejmującego współpracujące powierzchnie ślizgowe elementów ślizgowych. W węźle ślizgowym są obrabiane wstępnie powierzchnie ślizgowe do uzyskania wymaganej gładkości, po czym co najmniej na jednej z nich są wytwarzane głowicą narzędziową wgłębienia smarowe. Głowica narzędziowa wyposażona jest w wygniatające narzędzie, które jest łączone i posiada nasadkę, w której z kolei zamocowany jest trzon narzędzia z końcówką roboczą. Na wale wyjściowym przekładni napędzanej silnikiem napędowym jest osadzona sztywno krzywka, na której jest wsparty boczny wypust nasadki wygniatającego narzędzia, zamocowanego swym trzonem w gnieździe kształtowym nasadki, która jest osadzona przesuwnie i podparta od strony przeciwnej do swego gniazda kształtowego na regulacyjnej sprężynie w gnieździe wzdłużnym korpusu narzędziowego, który jest zamocowany sztywno do podstawy głowicy narzędziowej. Przekładnia jest kątowa, a głowica narzędziowa jest wyposażona w uchwyt mocujący do obrabiarki uniwersalnej. Krzywka ma kształt tarczy, na obwodzie której jest uformowana co najmniej jedna para powierzchni roboczych, złożona z napinającej bieżni i zwalniającego uskoku. Ta znana głowica umożliwia obróbkę elementów bez ograniczenia wynikającego z konstrukcji narzędzia, natomiast wymiar przedmiotu obrabianego limitowany jest jedynie możliwościami obrabiarki realizującej obróbkę. Użycie tej znanej głowicy jest utrudnione w przypadku obróbki powierzchni wewnętrznych z uwagi na sztywność układu.

Z opisu patentowego PL199622B1 znane jest natomiast urządzenie do impulsowego i statycznego nagniatania powierzchni płaskich i walcowych stosowane na uniwersalnych obrabiarkach, zwłaszcza tokarkach. W korpusie tego urządzenia, na wsporniku, poprzez płaski przegub, zamocowane jest ramię z umocowanym na jego końcu elementem nagniatającym, które posiada pomiędzy tym przegubem a elementem nagniatającym otwór, w którym umieszczone jest rozłącznie cięgno rdzenia ferromagnetycznego usytuowanego w cewce napędowej połączonej z układem sterującym. Część ramienia, usytuowana z przeciwległej strony połączenia przegubowego, w końcowej części posiada regulowany zderzak oraz gniazdo wymiennej sprężyny statycznego docisku, ustalonej w korpusie. To znane urządzenie umożliwia prowadzenie obróbki nagniataniem zróżnicowanych powierzchni - zarówno wewnętrznych jak i zewnętrznych oraz płaskich, lecz największą efektywność otrzymuje się dla materiałów o stosunkowo małej twardości.

Z opisu patentowego PL190669B1 znany jest sposób obróbki powierzchniowej nagniataniem z wykorzystaniem ruchu ślizgowego elementu, w którym elementowi obrabiającemu o regulowanym docisku, poruszającemu się ruchem ślizgowym, nadaje się jednocześnie ruch obrotowy.

Stosowanie znanych sposobów prowadzenia obróbki nagniataniem jest szczególnie trudne w przypadku obróbki powierzchni wewnętrznych takich elementów maszyn jak panwie lub tuleje.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu obróbki nagniataniem, który umożliwi wytwarzanie wgłębień na powierzchniach zewnętrznych, powierzchniach wewnętrznych lub powierzchniach płaskich, zwłaszcza panwi lub tulei cylindrycznych.

Sposób kształtowania wgłębień narzędziem do nagniatania powierzchni, które zawiera trzpień mocujący o kształcie walca, który jednym końcem zamocowany jest w uchwycie obrabiarki, zaś w pobliżu drugiego końca, na obwodzie ma co najmniej jeden element nagniatający w postaci trzpienia z końcówką udarową wyprowadzoną poza powierzchnię boczną trzpienia mocującego, w którym trzpień mocujący mocowany jest w uchwycie obrabiarki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do obrabianej powierzchni dosuwa się końcówkę udarową elementu nagniatającego i następnie, poprzez jej docisk do obrabianej powierzchni, kształtuje się wgłębienie, po czym trzpień mocujący odsuwa się od obrabianej powierzchni, a następnie obraca się go o pożądany kąt lub przesuwa na pożądaną wysokość i element nagniatający ponownie dosuwa się do obrabianej powierzchni, do której dociska się go i kształtuje się kolejne wgłębienie, przy czym czynność powtarza się do osiągnięcia żądanej liczby wgłębień w powierzchni obrabianej.

Nowy sposób kształtowania wgłębień narzędziem do nagniatania powierzchni, umożliwia prowadzenie obróbki powierzchni wewnętrznej, powierzchni zewnętrznej lub powierzchni płaskiej ruchem posuwistym w osiach X, Y i Z i obrotowym w osiach A oraz B bez konieczności zmiany mocowania przedmiotu obrabianego. Możliwość komputerowego sterowania obrabiarką pozwala zapewnić odpowiednią jakość, dokładność i powtarzalność wykonywania obróbki nagniataniem. Do obróbki nagniataniem tym nowym sposobem stosowana jest zwłaszcza frezarka sterowana numerycznie w trzech osiach z możliwością indeksacji kątowej wrzeciona, co pozwala na realizację obróbki nagniataniem w sposób w pełni zautomatyzowany.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia narzędzie do nagniatania powierzchni sposobem kształtowania wgłębień w pierwszym wariancie wykonania w widoku z boku, fig. 2 - narzędzie do nagniatania powierzchni sposobem kształtowania wgłębień w drugim wariancie wykonania w widoku z boku, natomiast fig. 3 - prowadzenie sposobu kształtowania wgłębień.

Narzędzie do nagniatania powierzchni zawiera trzpień mocujący 1 w kształcie walca, który jednym swoim końcem mocowany jest w uchwycie obrabiarki 2, zaś przy drugim końcu, w jego powierzchni bocznej osadzony jest co najmniej jeden element nagniatający 3 mający postać trzpienia o geometrii końcówki udarowej dobranej do potrzeb obrabianej powierzchni, zwłaszcza w kształcie kulistym albo walcowatym Końcówka udarowa elementu nagniatającego 3, pełniącego funkcję bijaka, wystaje poza powierzchnię boczną trzpienia 1, w celu realizacji obróbki nagniataniem. Element nagniatający 3 jest z trzpieniem mocującym 1 połączony trwale albo jest umieszczony w otworze 4 na obwodzie trzpienia mocującego 1 i zablokowany jest w nim poprzez wycięcie powierzchni tego elementu nagniatającego 3 i śrubę umieszczoną w jednym z otworów 4.

Sposób kształtowania wgłębień narzędziem do nagniatania powierzchni, według wynalazku, w przykładzie realizacji prowadzi się tak, że trzpień mocujący 1 mocuje się w uchwycie obrabiarki 2 sterowanej numerycznie i zadaje się na niej parametry wgłębień 5 do wykonania. Następnie do obrabianej powierzchni dosuwa się końcówkę udarową elementu nagniatającego 3 i poprzez jego docisk, w obrabianej powierzchni kształtuje się wgłębienie 5. Kolejno trzpień mocujący 1 z elementem nagniatającym 3 odsuwa się od obrabianej powierzchni, po czym obraca się go o pożądany kąt lub przesuwa się go na pożądaną wysokość i element nagniatający 3 ponownie dosuwa się do obrabianej powierzchni i poprzez docisk kształtuje się kolejne wgłębienie 5. Czynność powtarza się do osiągnięcia pożądanej liczby wgłębień 5 w obrabianej powierzchni.

Wykaz oznaczeń rysunkowych

- trzpień mocujący

- uchwyt obrabiarki

- wypust

- otwór

- wgłębienie

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób kształtowania wgłębień narzędziem do nagniatania powierzchni, które zawiera trzpień mocujący o kształcie walca, który jednym końcem zamocowany jest w uchwycie obrabiarki, zaś w pobliżu drugiego końca, na obwodzie ma co najmniej jeden element nagniatający w postaci trzpienia z końcówka udarową wyprowadzoną poza powierzchnię boczną trzpienia mocującego, w którym trzpień mocujący mocowany jest w uchwycie obrabiarki, znamienny tym, że do obrabianej powierzchni dosuwa się końcówkę udarową elementu nagniatającego (3) i następnie, poprzez jej docisk do obrabianej powierzchni kształtuje się wgłębienie (5), po czym trzpień mocujący (1) odsuwa się od obrabianej powierzchni, a następnie obraca się go o pożądany kąt lub przesuwa na pożądaną wysokość i element nagniatający (3) ponownie dosuwa się do obrabianej powierzchni, do której dociska się go i kształtuje się kolejne wgłębienie (5), przy czym czynność powtarza się do osiągnięcia żądanej liczby wgłębień w powierzchni obrabianej.