SU841936A1 - Способ упрочн юще-чистовой обра-бОТКи и уСТРОйСТВО дл ЕгО ОСу-щЕСТВлЕНи - Google Patents

Description

| Изобретение относится к металлообработке, в частности к способам и ’устройствам для окончательной обработки внутренних поверхностей вращ'е- , ния методом пластического деформирования . ‘

Известен способ упрочняюще-чиСтовой обработки деталей деформирующими элементами воздействием сжатого возду-.·. ха, при котором детали сообщают вра- ^и щение вокруг оси симметрии обрабатываемой поверхности и возвратно-поступательное перемещение fl].

Известно устройство для осуществления способа упрочняюще-чистовой обра- 15 ботки деталей, содержащее корпус, в котором выполнена кольцевая камера для размещения деформирующих элементов , находящихся под воздействием сжатого воздуха, подводимого в зону 20 кольцевой канавки через осевой канал и тангенциальные сопла f2].

При обработке известным способом не обеспечивается, требуемая величина пластического деформирования. Дав- 25 ление сжатого воздуха, используемого в производственных условиях, не позволяет обрабатывать детали с твердостью большей ИКС 30-40, так как усилие деформированця невелико. 30

Цель изобретения - интенсификация процессаза счет создания дополнительных одинаково направленных инерционных сил.

Поставленная цель достигается тем, что деталям и деформирующим элементам сообщают дополнительное вращение вокруг оси, параллельной оси симметрии обрабатываемой поверхности, в направлении, совпадающем с направлением вращения деформирующих элементов.

При этом устройство снабжено пустотелым валом и двумя дисками, установленными на нем с возможностью поворота, при этом диск, несущий корпус с деформирующими элементами, выполнен с камерой для подвода сжатого воздуха, а другой снабжен стаканами, несущими введенные, в них’элементы крепления обрабатываемой детали, установленные с возможностью поворота, при этом один из элементов крепления деталей кинематически связан с введенной в устройство шестерней, размещенной на диске со стаканами и соосно закрепленной на нем, причем диск со стаканами установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно другого диска.

На фиг. 1 дана схема способа обработки, на фиг. 2 - устройство, разрез, на фиг. 3 - сечение А-Анафиг.2, на Фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2.

В предлагаемом способе обработки (фиг. 1) деформирующие элементы 1, вращаясь под действием сжатого воздуха со скоростью UJ_r , -вращаются вместе с обрабатываемой деталью со скоростью вокруг оси, параллельной реи симметрии обрабатываемой поверхности, в одинаковом направлении. Обрабатываемая деталь при этом имеет также осевое возвратно-поступательное перемещение и вращение вокруг своей оси симметрии со скоростью U)'_r в сторону, противоположную направлению вращения деформирующих элементов.

При равномерном относительном и переносном вращениях деформирующие элементы имеют ускорение

- - η . - h w=w_a +w_r +w_k

С достаточной степенью точности можно где w

На ствуют силы считать, что w % 6 uJ^Q R ,

- суммарное ускорение, действующее на шарик,

- угловая скорость вращения детали относительно центра 0,

- радиус обрабатываемой поверхности.

обрабатываемую поверхность дей25 ^Fmax ^Ft ^+Fr ^+Fk откуда с достаточной степенью точности ^Fmax =6 uj R,

- вектор наибольшей силы деформации ,

- вектор силы от центробежного ускорения,

- вектор силы от центростремительного ускорения,

- вектор силы от ускорения Кориолиса.

Вращение обрабатываемой детали вок-д руг собственной оси со скоростью обеспечивает изменение точки приложения максимальной силы и способствует равномерному силовому воздействию на всю круговую обрабатываемую поверхность. Осевое перемещение обеспечивает обработку по длине всей обрабатываемой внутренней поверхности вращения.

Устройство для осуществления предлагаемого способа, содержит деформирующие элементы 1 (шарики, ролики), обкатывающиеся по обрабатываемой внутренней поверхности детали 2 в результате воздействия на них потока сжатого воздуха, поступающего в камеру, образованную торцами двух шайб 3 и 4 и внутренней поверхностью обрабатываемой детали. Шайбы установлены на резьбовой части трубы 5с тангенциальными соплами и зафиксиро^гдеЛюх ^Fe ^Fr

V ваны на ней в осевом направлении с помощью втулки 6 с соосными тангенциальными соплами и гаек 7 и 8. Обрабатываемая деталь 2 крепится в гильзе 9 стаканами 10 и 11, что обеспечивает поворот вокруг ее оси симметрии. Стаканы 10 и 11 установлены в подшипниках 12 и 13, которые размещены в неподвижном стакане 14 и стакане 15, имеющем возможность осевого перемещения со шпонкой 16 и гайкой 17, воздействующей на стакан через пружину 18. Труба 5 с одной стороны имеет заглушку 19, второй резьбовой (конец оснащен гайкой 20, обеспечивающей крепление ее к диску 21, вращающемуся вместе с полым шлицевым валом 22 со шпонкой 23 и гайкой 24. Крышка 25 крепится к диску 21 болтами 26. Между обращенными друг к другу торцами диска и крышки образована полость 27, герметичность которой обеспечивается подкладкой 28. Диск.

вместе с закрепленными на его торце гильзами 9 с помощью болтов 30 имеет возможность осевого перемещения вдоль полого шлицевого вала и вращается вместе с ним. К диску 29 прикреплена шлиЦевая втулка 31.

Устройство снабжено приводом подачи, содержащим неподвижный гидроцилиндр 32 и шток 33, связанный с диском 29, вилки. 34, закрепленные на штоке с помощью шпонок 35, стопорных колец 36 и распорной втулки 37., и приводом вращения обрабатываемых деталей вокруг собственной оси, который включает в себя невращающуюся шестерню 38 с внутренним зацеплением, входящую в зацепление с шестернями 39, выполненными за одно целое со стаканами 11. Перемещение шестерен 39 вместе с шестерней 38 обеспечивается за счет крепления последней к штоку 33 с помощью стопорных колец 40.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сжатого воздуха через полый шлицевой вал 22 полость 27 и ‘соосные тангенциальные сопла в резьбовой частц трубы 5 и втулке 6 в камере, образованной торцами шайб 3 и 4 и внутренней обрабатываемой поверхностью детали 2, создается вихревой (поток. Деформирующие элементы 1, вращаясь равномерно в вихревом потоке вокруг оси симметрии обрабатываемой поверхности, воздействуют на нее центробежной силой, равной произведению массы шарика на нормальное (центростремительное) ускорение в относительном движении. При вращении полого шлицевого вала 22 диски 21, 25 и 29 вращаются вместе с закрепленными на них трубами 5 и гильзами 9 с установленными на них обрабатываемыми деталями 2 вокруг оси, параллельной оси вращения деформирующих элементов. Таким образом, деформирующие элемен5 841936 ты участвуют в двух движениях: относительном и переносном. Относительное перемещение их происходит вокруг оси симметрии обрабатываемой поверхности, переносное - вбкруг оси, параллельной первой и отстоящей от нее на е некотором расстоянии. В этом случае, при совпадении их направлений вращения,, на обрабатываемую поверхность кроме центробежной сила F^ в относительном движений действуют еще две силы инерции,' возникающие в результате наличия двух ускорений деформирующих элементов: нормального (центростремительного) ускорения - сила F_r в переносном движении и поворотного ускорения (ускорения Кориолиса) - си- 15 ла F_k . Однонаправленность относительного и переносного вращений определяяет направление ускорения Корйолиса таким образом, что вектор его всегда направлен к центру обрабатываемых 20 деталей. Таким образом в предлагаемом устройстве на обрабатываемое поверхности действуют три силы инерции F^ , F_p и F_k . Центростремительная сила инерции Fp в переносном движении, направленная к оси вращения полого вала 22, оказывает переменное силовое воздействие на отдельные точки обрабатываемых поверхностей. Выравнивание суммарного силового воздействия на отдельные точки обрабатываемых по- ^1,0 верхностей происходит при обкатывании шестерен 39, выполненных за одно целое со стаканами 11, в которых установлены обрабатываемые детали 2,_ по неподвижной шестерне 38. При этом обрабатываемые детали 2 вращаются также вокруг своей оси симметрии в сторону, противоположную направлению вращения деформирующих элементов 1 относительно той же оси, что ббеспе- 40 чивает также увеличение частоты их воздействия на обрабатываемую'поверхность.

При увеличении давления в полости б гидроцилиндра 32 диск 29, охватывае-^$ мый вилками 34, соединенными с поршнем 33, перемещается справа налево. Вместе с диском 29 перемещаются в этом же направлений и обрабатываемые детали, установленные в гильзах 9, прикрепленных к торцу диска болтами ⁵⁰ 30, относительно неподвижных в осевом направлении деформирующих элементов 1. В процессе осевого перемещения обрабатываемых деталей 2 относительное осевое положение шестерен 38 .55 и 39 не нарушается. Шестерня 38 перемещается вместе со штоком 33 благодаря креплению ее к штоку с помощью стопорных колец 40. При перемещении обрабатываемых деталей 2 в осевом до направлении на требуемую величину подача масла в полость б гидроцилиндра 32 прекращается. При необходимости двухпроходной обработки происходит изменение направления перемеще ния штока (реверсирование) при изменений подачи масла в полости а и б гидроцилиндра 32.

После обработки подача сжатого воздуха и вращение Полого вала 22 прекращаются. Подача масла в полость а гидроцилиндра 32 обеспечивает ускоренное перемещение его штока · 33 с диском 29, гильзами 9 и обрабатываемыми деталями 2 слева направо до полного выхода труб 5 из внутренней зоны гильзы 9. После остановки (прекращения подачи масла в полость а гйдроцилиндра 32) отворачиваются гайки 17, вынимаются пружины 18, стаканы 15 (с закрепленными на их поверхности шпонками 16) с подшипниками качения 13 и установленными в них стаканами 10. После чего вынимаются обрабатываете детали 2. На |Их место устанавливаются новые обрабатываемые детали 2, затем подшипниковые узлы со стаканами 10, 15 и установленными в них подшипниками 13 и пружины 18, завинчиваются гайки 17. Подается масло в полость б гидроцилиндра 32 для ввода деформирующих элементов 1 в обрабатываемые детали, подается сжатый воздух в полый шлицевой вал 22 и при вращении вала 22 и осевой подаче происходит обработка новой партии деталей.

В связи с тем, что сила воздействия со стороны деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность увеличивается в несколько раз (в 6 раз), можно производить обработку закаленнух и труднообрабатываемых деталей предлагаемым способов в цеховых условиях без увеличения давления сжатого воздуха. Увеличение усилия в зоне контакта деформирующих элементов с обрабатываемой поверхности способствует также увеличению степени пластической деформации, что в известном способе и известным устройством не обеспечивается.

Claims (2)

1. . . . 1 / 1 .. .. . I Изобретение относитс  к металлообработке , в частности к спрсббам и устройствам дл  окончательной рбработки внутренних поверхностей вращени  методом пластического деформировани . Известен способ упрочн юще-чистовой обработки деталей деформирующими элементами воздействием сжатого возд ха, при котором детали сообщают вращение вокруг оси симметрии обрабатыва .емой поверхности и возвратно-посту пате льное перемещение fl Известно устройство дл  осуществл ни  способа упрочн юще-чистовой обра ботки деталей, содержащее корпус, в котором выполнена кольцева  камера дл  размещени  деформирующих элементов , наход щихс  под воздействием сжатого воздуха, подводимого в зону кольцевой канавки через осевой ка , нал и тангенциальные сопла 2, . При обработке извертным способом не обеспечиваетс  требуема  величина пластического деформир&вани . Дав ление сжатого воздуха, используемого в производственных услови х, не поз вал ет обрабатывать детали с твердостью большей НКС 30-40, так как усилие деформирован11  невелико. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса за с чётс6зданй   дополнительных одинаково направленных инерционных сил. Поставленна  цель достигаетс  тем, что деталйм и деформирукщим элементам сообщают дополнительное вращение вокруг оси, параллельной оси симметрии обрабатываемой поверхности, в направлении , совпадающем с направлением вращени  деформирующих элементов. При этом устройство снабжено пустотелым валом и двум  дисками, установленными на нем с возможностью поворота , при этом диск, несущий корпус с деформирук дими элементами, выполнен с камерой дл  подвода сжатого воздуха , а другой снабжен стаканами, несущими введенные, в нихэлементы креплени  обрабатываемой детали, установленные с возможн,ость.ю поворота, при этом элёйёнтЫв креплени  деталей кинематически св зан с введенной в устройство шестерней, размещенной на диске со стакангили и соосно закрепленной на нем, причем диск со стаканалш установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещени  относительно другого .диска. На фиг. 1 дана сХема способа обработки , на фиг. 2 - устройство, раз рез, на фиг. 3 - сечение А-Лнафиг. на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2. В предлагаемом способе обработки (фиг. 1 деформирующие элементы 1, враща сь под действием сжатого воздуха со скоростью Ыр , -вращшЪте  вмес те с обрабатываемой деталью со скоростыэ (Og BOKpiyr оси, параллельной рси симметрии обрабатываемой поверхности , в одинаковом направлении. Об рабатываема  деталь при этом имеет также осевое возвратно-поступательное перемещение и вращение вокруг . своей оси симметрии со скоростью Шр в сторону, противоположную направле нию вращени  деформирующих элементо При равномерном относительном и переносном вращени х деформирующие элементы имеют ускорение с достаточной степенью точности можно считать, что W :i; б , где W - суммарное ускорение, действующее на шарик, - углова  скорость вращени  д тали относительно центра О, R - радиус обрабатываемой повер ности. На обрабатываемую поверхность де ствуют силы W е + откуда с достаточной степенью точно ти Ртах , где F - вектор наибольшей силы д формации , вектор силы от центр6бежного ускорени , FP - вектор силы от центростре мительного ускорени , F - вектор силы от ускорени  Кориолиса. Вращение обрабатываемой детали в руг собственной оси со скоростью WJ обеспечивает изменение точки приложени  максимальной силы и способств ет равномерному силовому воздействи на всю круговую обрабатываемую поверхность . Осевое перемещение обеспечивает обработку по длине всей об рабатываемой внутренней поверхности вращени . Устройство дл  осуществлени  пре лагаемого способа, содержит деформи рукадИе элементы 1 (шарики, ролики / обкатывающиес  по обрабатываемой внутренней поверхности детали 2 в результате воздействи  на них потока сжатого воздуха, поступающего в камеру, образованную торцгьми двух шайб 3 и 4 и внутренней поверхность обрабатываемой детали. Шайбы устано лены на резьбовой части трубы 5с тангенциальными соплами и зафиксиро ваны на ней в осевом направлении с помощьэ втулки 6 с соосными тангенциальными сопл-ами и гаек 7 и 8. Обрабатываема  деталь 2 крепитс  в гильзе 9 стаканами 10 и 11, что обеспечивает поворот вокруг ее оси сим1 1етрии . Стаканы 10 и 11 установлены в подшипниках 12 и 13, которые размещены в неподвижном стакане 14 и стакане 15, имеющем возможность осевого перемещени  со шпонкой 16 и гайкой 17, воздействующей на стакан через пружину 18. Труба 5 с одной стороны имеет заглушку 19, второй резьбовой конец оснащен тайкой 20, обеспечивающей крепление ее к диску 21, вращающемус  вместе с полым шлицевым валом 22 со шпонкой 23 и гайкой 24. Крышка 25 крепитс  к диску 21 болтами 26. Между обращенными друг к другу торцами и крЕДоки образована полость 27, герметичность которой обеспечиваетс  подкладкой 28. Диск 29 вместе с закрепленными на его торце гильзами 9 с помощьп болтов 30 имеет возможность осевого перемещени  вдоль полого шлицевого вала и вращаетс  вместе с ним. К диску 29 прикреплена шлиЦева  втулка 31. Устройство снабжено приводом подачи , содер хащим неподвижный гидроцилиндр 32 и шток 33, св занный с диском 29, вилки 34, закрепленные на штоке с помощью шпонок 35, стопорных колец 36 и распорной втулки 37., и приводом вращени  обрабатываемых деталей вокруг собственной оси, который включает в себ  невращающуюс  шестерню 38 с внутренним зацеплением, вход щую в зацепле.ние с шестерн ми 39, выполненными за одно целое со стаканами 11. Перемещение шестерен 39 вместе с шестерней 38 обеспечиваетс  за счет креплени  последней к Штоку 33 с помощью стопорных колец 40. Устройство работает следующим образом . При подаче сжатого воздуха через полый шлицевой вал 22 полость 27 и соосные тангенциальные сопла в резьбовой частц трубы 5 и втулке 6 в камере , образованной торцами шайб 3 и 4 и внутренней обрабатываемой поверх .ностью детали 2, создаетс  вихревой jnoTOK. Деформируюгтше элементы 1, вра (ща сь равномерно в вихревом пото ке вокруг оси си№1етрии обрабатываемой поверхности, воздействуют на нее центробежной силой, равной произведению массы шарика на нормальное (центростремительное ускорение в относительном движении При вращении полого шлицевого вала 22 диски 21, 25 и 29 вращаютс  вместе с закрепленными на них трубами 5 и гильзами 9 с установленными на них обрабатываемыми детал ми 2 вокруг оси, параллельной оси вращени  деформирующих элементов. Таким образом, деформирующие элементы участвуют в двух двй хени х: относительном и переносном. Относительное перемещение их происходит вокруг оси симметрии обрабатываемой поверхности , переносное - вбкруг оси, парал лельной первой и отсто щей от нее на некотором рассто нии. В этом случае, при совпадении их направлений вращени , на обрабатываемую п верхность кроме центробежной силй в;относительном движении действуют euie две силы инерции, возника сщие в ёзул1этате наличи  двух ускорений деформирую щих элементов: нормального (центростремительного ) ускорени  - сила F, в переносном дви:хении и поворфтного ускорени  (ускорени  Кориолиса) - сиha Pj, . Однонаправленность относительного и переносного вргапений определ  ет направление ускорени  Кориолиса таким образом, что вектор его всегда направлен к центру обрабатываемых деталей. Таким образом в предлагаемом устройстве на обрабатываемое поверхности действует три силы инерции Fa , Fp и F) . Центростремительна  си ла инерции F в переносном движении, направленна  к оси вршчени  полого Вила 22, оказывает переменное силовое воздействие на отдельные точки обрабатываемых поверхностей. Выравнивание суммарного силового воздействи  на отдельные точки обрабатываемых по верхностей происходит при обкатывании шестерен 39, выполненных за одно целоеСО стаканами 11, в которых установлены обрабатываемые детал.и 2, . по неподвижной шестерне 38. При этом обрабатываемые детали 2 также вокруг своей оси симметрии в сторону, противоположную напра.влению вращени  деформирувдих элементов 1 относительно той же оси, что обеспечивает также увеличение частоты их воздействи  на обрабатываемук) поверх ность. При увеличении давлени  в полости б гидроцилиндра 32 диск 29, охватывае мый вилками 34, соединенньпли с поршнем 33, перемещаетс  справа н |лево. Вместе с диском 29 перемещайте в этом же направлений и обрабатываемые детали, установленные в гильзах 9, прикрепленных к торцу диска болтами 30, относительно неподвижных в осевом направлении деформирующих элементов 1. В процессе осевого перемещени  обрабатываемых деталей 2 относительное осевое положение шестерен 38 и 39 не нарушаетс . Шестерн  38 пере мещаетс  вместе со штоком 33 благодари креплению ее к штоку с стопорных колец 40. При перемещении обрабатываемых деталей 2 в осевом направлении на требуемую величину подача масла в полость б гидроцилинд ра 32 прекращаетс . При необходимости двухпроходной обработки происходит изменение направлени  перемеще841936 нй  штока (реверсирование при изменений подачи масла в полости а и б гидроцилиндра 32. После обработки подача сжатого воздуХЗИВрайениё полого вала 22 прекращаютс . Подача масла в полость а гидроцилиндра 32 обеспечивает ускоренное перемещение его штока 33 с диском 29, гильзами 9 и обрабатываемыми детал ми 2 слева направо до полного выхода труб 5 из внутренней зоны гильзы 9. После остановки (прекргицени  подачи масла в полость а гйдроцилиндра 32) отворачиваютс  гайки 17, вынимаютс  пружины 18, стаканы 15 (с закрепленными на их поверхности шпонками 16j с подшипниками качени  13 и установленными в них стаканами 10. После чего вынимаютс  обрабатывае1«ле детали 2. На |их место устанавлйваютс  новые обрабатываемые детали 2, затем подшипниковые узлы со стака н&ми 10, 15 и установленными в них подшипниками 13 и пружины 18, завинчиваютс  гайки 17. Подаетс  масло в полость б гидроцилиндра 32 дл  ввода деформирующих элементов 1 в обрабатываемые детали , подаетс  сжатый воздух в полый шлицевой вал 22 и при вращении вала 22 и осевой подаче происходит обработка новой партии деталей. В св зи с тем, что сила воздействи  со стороны деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность увеличиваетс  в несколько раз (в 6 раз), можно производить обработку закаленнух и труднообрабатываемых деталей прёдлагаемым способом в цеховых услови х без увеличени  давлени  сжатого воздуха. Увеличение усили  в зоне контакта деформирующих элементов с обрабатываемой поверхности способствует также увеличению с апени пластической деформации, что в известном способе и известным устройством не обеспечиваетс . Формула изобретени  1. Способ упрочн ище-чистбвой обработки деталей деформирующими элементами , воспринимающими воздействие рабочего агента, при котором детали сообщают вращение вокруг оси симметрии обрабатываемой поверхности и возвратно-поступательное перемещение, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса за счет создани  дополнительных одинаково направленных инерционных сил, детал м и деформирующим элементам сообщаюТ дополнительное вращение вокруг оси, параллельной оси симметрии обрабатываемой поверхности, в направлении , совпадак цем с направлением враг щенц;к детали и деформирукжчих элементов .

   7 .

   841936
2. 2. Устройство дл  упрочн юще-чистовой обработки деталей, содержащее корпус, в котором выполнена кольцева кайёра дл  размещени  деформй;руйи(их элементов, наход щихс  под воздействием рабочего агента, подводимого в ону..кольцевой канавки через осевой канал и тангенциальные сопла, о т ли ч а ю щ е е с   тем,чфо, оно снабжено размещенными на корпусе с возможностью поворота двум  дисками , вкоторых выполнены дополнительные отверсти  дл  установки введе нного в устройство полого вала, расположенного с возможностью вращени  и Предна начёнйбгб дл  доШлнйтельного подвода рабочего агента, при этом на корпусе размещены с возможностью; поворота введенные в уст8

   ройство стаканы с элементами креплени  обрабатываемой детали, при этом один из элементов кинематически св зан с введенной в устройство шестерней , закрепленной на одном из дисков устайрвленном с возможностью возвратно-поступательного перемещени  относительно другого диска.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Ящерицин П,И. и др. Пневмоцентробежна  обработка нежестких деталей поверхностным пластическим деформированием . Сб. Доклёщы Академии Наук БССР , т. XXI, 11, 19.77, с. 1004-1007.

   2.Авторское свидетельство СССР № 512043, кл. В 24 В 39/02, 1976.

   ;« ,5- fff 7 V i 7 JJ I I / / и ff I J3- fj;r