PL248811B1 - Narzędzie do nagniatania powierzchni - Google Patents

Abstract

Narzędzie do nagniatania powierzchni zawiera walcowaty trzpień mocujący (1) do mocowania jednym jego końcem w uchwycie obrabiarki (2). W pobliżu drugiego końca trzpienia mocującego (1), na obwodzie ma co najmniej jeden otwór (3), w którym osadzony jest element nagniatający (4), który jest w postaci trzpienia, którego końcówka udarowa wyprowadzona jest poza powierzchnię boczną trzpienia mocującego (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest narzędzie 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 który 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 ochronnego wzoru użytkowego PL068863Y1 znane jest narzędzie do nagniatania otworów, zwłaszcza otworów w elementach o małej sztywności z jednostronnym dostępem do wykonywania nagniatania. Posiada ono trzpień do mocowania w uchwycie obrabiarki, na którym na stałe osadzony jest stożek rozprężający oraz suwliwie nagniatak w postaci tulei rozprężnej z kołnierzem i otworem stożkowym posiadającej na obwodzie osiowe rozcięcie a na kołnierzu co najmniej dwa kły. Stożek rozprężający wymiarowo jest dostosowany do stożkowego otworu nagniataka, którego dolne czoło połączone jest na stałe z łożyskiem oporowym.

Celem wynalazku jest utworzenie nowego narzędzia do nagniatania powierzchni, które będzie mogło być w prosty sposób mocowane w uchwycie obrabiarki sterowanej numerycznie, a ponadto będzie mogło być stosowane do obróbki powierzchni zewnętrznej i powierzchni wewnętrznej obrabianego przedmiotu.

Narzędzie do nagniatania powierzchni zawierające walcowaty trzpień mocujący do mocowania jednym jego końcem w uchwycie obrabiarki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w pobliżu drugiego końca trzpienia mocującego, na obwodzie ma co najmniej jeden otwór, w którym osadzony jest element nagniatający, który jest w postaci trzpienia, którego końcówka udarowa wyprowadzona jest poza powierzchnię boczną trzpienia mocującego.

Korzystnie element nagniatający w otworze zamocowany jest na trwałe albo element nagniatający w otworze zamocowany jest rozłącznie, a ponadto końcówka udarowa narzędzia nagniatającego ma kształt kulisty albo ma kształt walcowaty.

Nowe narzędzie do nagniatania powierzchni, według wynalazku, ma prostą budowę, dzięki której umożliwia obróbkę powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych elementów bez względu na ich wymiary. Zastosowanie wymiennych elementów nagniatających pełniących funkcje bijaków, o różnej geometrii końcówki udarowej, pozwala na osiągnięcie pożądanego podczas obróbki efektu, bez konieczności stosowania drogich i skomplikowanych narzędzi oraz urządzeń.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania, został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia narzędzie do nagniatania powierzchni z zamocowanym trwale elementem nagniatającym w widoku z boku, fig. 2 - narzędzie do nagniatania powierzchni z zamocowanym rozłącznie elementem nagniatającym w widoku z boku, natomiast fig. 3 - narzędzie do nagniatania powierzchni podczas prowadzenia sposobu kształtowania wgłębień.

Narzędzie do nagniatania powierzchni, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania, pokazane na fig 1, zawiera trzpień mocujący 1 o kształcie walca, który jednym swoim końcem mocowany jest w uchwycie obrabiarki 2, zaś przy drugim końcu, w jego powierzchni bocznej ma otwór 3, w którym trwale osadzony jest element nagniatający 4 mający postać trzpienia o geometrii końcówki udarowej dobranej do potrzeb obrabianej powierzchni i mającej kształt kulisty. Końcówka udarowa elementu nagniatającego 4, pełniącego funkcję bijaka, wystaje poza powierzchnię boczną trzpienia mocującego 1, w celu realizacji obróbki nagniataniem.

Narzędzie do nagniatania powierzchni, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, pokazane na fig. 2, zawiera trzpień mocujący 1 o kształcie walca, który jednym swoim końcem mocowany jest w uchwycie obrabiarki 2, zaś przy drugim końcu, w jego powierzchni bocznej ma dwa otwory 3, przy czym w jednym z nich, rozłącznie, zamocowany jest element nagniatający 4 pełniący funkcję bijaka. Element nagniatający 4 ma kształt trzpienia, zaś w jego powierzchni jest wycięcie w którym mocowana jest śruba umieszczona w otworze 3 przez co ten element mocujący 4 blokowany jest w otworze 3. Końcówka udarowa elementu nagniatającego 4 ma kształt walcowaty i wystaje poza powierzchnię boczną trzpienia mocującego 1, w celu realizacji obróbki nagniataniem.

Narzędzie do nagniatania powierzchni, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania takie jak w przykładzie drugim z tym, że w powierzchni bocznej trzpienia mocującego 1 otwory 3 są cztery, zaś wycięcia w powierzchni elementu nagniatającego 4 są dwa. Mocowane w otworach 3 elementy

PL 248811 Β1 nagniatające 4 mają różne końcówki udarowe, które dobierane są w zależności od obrabianej powierzchni.

Narzędzie do nagniatania powierzchni, według wynalazku, w czwartym przykładzie wykonania takie jak w przykładzie drugim z tym, że na elemencie nagniatającym 4 jest gwint zewnętrzny poprzez który jest połączony jest on z gwintem wewnętrznym umieszczonym w otworze 3.

Podczas prowadzenia obróbki walcowatej powierzchni wewnętrznej, zewnętrznej lub płaskiej powierzchni detalu trzpień mocujący 1 mocuje się w uchwycie obrabiarki 2 sterowanej numerycznie i za pomocą jej oprogramowania zadaje się parametry koniecznych do wykonania wgłębień 5. Następnie do obrabianej powierzchni, na zdefiniowaną w programie odległość dosuwa się trzpień mocujący 1 z elementem nagniatającym 4 i poprzez dosunięcie tego elementu nagniatającego 4, jego końcówką udarową, kształtuje się wgłębienie 5. Kolejno trzpień mocujący 1 odsuwa się, obraca się go o zadany kąt i ponownie przesuwa się do obrabianej powierzchni detalu kształtując kolejne wgłębienia 5 elementem nagniatającym 4.

Claims (5)

1. Narzędzie do nagniatania powierzchni zawierające walcowaty trzpień mocujący do mocowania jednym jego końcem w uchwycie obrabiarki, znamienne tym, że w pobliżu drugiego końca trzpienia mocującego (1), na obwodzie ma co najmniej jeden otwór (3), w którym osadzony jest element nagniatający (4), który jest w postaci trzpienia, którego końcówka udarowa wyprowadzona jest poza powierzchnię boczną trzpienia mocującego (1).

2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że element nagniatający (4) w otworze (3) zamocowany jest na trwałe.

3. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że element nagniatający (4) w otworze (3) zamocowany jest rozłącznie.

4. Narzędzie według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienne tym, że końcówka udarowa narzędzia nagniatającego (4) ma kształt kulisty.

5. Narzędzie według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienne tym, że końcówka udarowa narzędzia nagniatającego (4) ma kształt walcowaty.