Інструмент для чистового фінішного оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь

Реферат: Винахід належить до галузі машинобудування і може мати практичне використання для оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь методом поверхневого пластичного деформування шляхом простого обкочування або вібраційного обкочування. Інструмент для чистового фінішного оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь складається з корпуса, виконаного у вигляді суцільної правильної шестигранної призми з центральним отвором для розміщення заготовки. У трьох гранях корпуса через 120° виконані ступінчасті наскрізні циліндричні отвори, осі яких мають одну спільну точку в центрі кола, утвореного перпендикулярним до повздовжньої осі перерізом центрального отвору. У цих ступінчастих отворах з можливістю прокручування, встановлені головки пружної дії, кожна з яких складається з ексцентричного стакана, прикріпленого до корпусу гвинтами, внутрішньої ексцентричної втулки, встановленої в отворі стакана і закріпленої до нього гвинтами, та вісерухомого штока із закріпленим на нижньому його кінці деформуючим елементом. Винахід дозволяє забезпечити підвищення продуктивності формування регулярних мікрорельєфів віброобкочуванням шляхом забезпечення однакових зусиль, створюваних деформуючими елементами UA 108691 C2 (12) UA 108691 C2 UA 108691 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі машинобудування і може мати практичне використання, як інструмент для оброблення на чистових фінішних операціях методом поверхневого пластичного деформування шляхом простого обкочування або вібраційного обкочування зовнішніх циліндричних поверхонь. Відомим технічним рішенням до заявленого є багатокульковий обкатник пружної дії, що складається із основи у вигляді напівшестигранної скоби, до якої на одному її кінці шарнірно приєднаний дзеркально-симетричної форми відносно до основи важіль і на гранях основи через 120° виконані наскрізні циліндричні отвори, в яких розміщені циліндричні пустотілі корпуси, осі яких перетинаються в одній точці і у ці корпуси встановлені оперті на шарикопідшипники і зафіксовані сепараторами деформуючі елементи - кульки різного діаметра і основа на іншому кінці з'єднана з важелем через пружний елемент - пружину стиску, яка встановлена на розміщеному у прорізі важеля штоку, що шарнірно з'єднаний із основою (Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник М.: Машиностроение, 1987. - 328 с. рис. 40, с. 57). Недоліком відомого технічного рішення є неможливість, внаслідок незабезпечення осциляційного руху формування різних типів регулярних мікрорельєфів, незабезпечення однакових зусиль, створюваних деформуючими елементами - кульками, що призводить до різних ступенів зміцнення оброблюваної поверхні. Найближчим до заявленого за технічною суттю відомим технічним рішенням є трикулькова державка, що виконана у вигляді корпуса, в якому встановлені три кулькові головки пружної дії рівномірно розміщені по колу через 120° з можливістю встановлення певного положення одна відносно іншої (Шнейдер Ю.Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства / Ю.Г. Шнейдер, Ленинград: Машиностроение, 1972. - 240 с., рис. 356. с. 62). Недоліком найближчого за технічною суттю відомого технічного рішення є неможливість забезпечення однакового зусилля віброобкочування кожною кульковою головкою пружної дії через різні пружні характеристики пружних елементів і різну величину їх пластичної деформації в процесі віброобкочування, і як наслідок, не забезпечення регулярного мікрорельєфу, а також обмежені технологічні можливості отримання різних видів мікрорельєфів. В основу винаходу поставлена задача розширення технологічних можливостей для отримання різних видів регулярних мікрорельєфів на оброблюваній поверхні, підвищення продуктивності формування регулярних мікрорельєфів віброобкочуванням шляхом забезпечення однакових зусиль, створюваних деформуючими елементами - кульками за рахунок інструмента, що складається із корпуса, в якому встановлені три кулькові головки пружної дії рівномірно розміщені по колу через 120° з можливістю встановлення певного положення одна відносно іншої, причому корпус виконаний у вигляді суцільної правильної шестигранної призми з центральним отвором і на трьох гранях корпуса виконані ступінчасті наскрізні циліндричні отвори, осі яких є у перерізі у центрі кола, утвореного перпендикулярним до повздовжньої осі перерізом центрального отвору і у ці ступінчасті отвори з можливістю прокручкування встановлені кулькові головки пружної дії, що складаються із ексцентричних стаканів, які закріплені до корпуса, внутрішніх ексцентричних втулок, встановлених з можливістю прокручування і фіксації в отворах цих стаканів, вісерухомих штоків, встановлених у отворах внутрішніх ексцентричних втулок і на внутрішніх кінцях цих штоків закріплені деформуючі елементи-кульки, а у верхній частині вісерухомих штоків виконані отвори, осі яких паралельні осі центрального отвору корпусу і у ці отвори запресовані циліндричні пальці, а на зовнішніх кінцях вісерухомих штоків виконані частково-циліндричні поверхні, на які V-подібними пазами розміщеними посередині із внутрішньої сторони оперті рівноплечі коромисла, кінці яких з'єднані між собою пружинами розтягу, чотири суміжні кінці трьох рівноплечих коромисел з'єднані між собою двома пружинами розтягу більшої довжини, а інші два суміжні кінці двох рівноплечих коромисел з'єднані однією пружиною меншої довжини, і один кінець цієї пружини спряжений з рівноплечим коромислом через механізм натягу пружини меншої довжини, який виконаний у вигляді тяги, яка одним своїм кінцем шарнірно встановлена у вилк, виконану на одному з кінців одного із рівноплечих коромисел, а на другому кінці тяги виконана зовнішня різьбова поверхня, на яку нагвинчена своєю внутрішньою різьбовою поверхнею ступінчаста втулка, яка зафіксована контргайкою і на ступінь меншого діаметра ступінчастої втулки вільно встановлений стакан з наскрізними отворами на боковій поверхні більшого діаметра, в які запресований штифт, до якого одним кінцем закріплена пружина меншої довжини і радіальне доцентрове переміщення вісерухомих штоків обмежено пальцями, які своїми циліндричними поверхнями оперті на периферійну поверхню плоского трипрофільного кулачка, який своїм центральним отвором встановлений, з можливістю обертового руху, на циліндричний виступ, 1 UA 108691 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконаний на одному із торців корпуса і цей плоский трипрофільний кулачок зафіксований від осьового переміщення пружним розрізним кільцем, встановленим у виточку на циліндричному виступі корпуса і у ньому із зміщенням на кут 60° відносно осей ступінчастих наскрізних циліндричних отворів виконані три рівномірно розміщені по колу наскрізні отвори, призначені для встановлення інструменту в пристрій, а в плоскому трипрофільному кулачку виконані наскрізні криволінійні пази, осі симетрії яких співпадають з колом, на якому розміщені центри трьох наскрізних отворів, виконаних у корпусі, а на торцевій поверхні плоского трипрофільного кулачка виконані три розміщені через 120° наскрізні отвори. Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами, виконаними на фіг. 1 поданий загальний вигляд інструмента; на фіг. 2 - розріз А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - розріз Б-Б на фіг. 2; на фіг. 4 - розріз В-В на фіг. 3; на фіг. 5 - розріз Г-Г на фіг. 3; на фіг. 6 - розріз Д-Д на фіг. 1; на фіг. 7 - розріз Е-Е на фіг. 1. Інструмент для чистового фінішного оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь складається з корпуса 1 (фіг. 1, фіг. 2, фіг. 3), виконаного у вигляді суцільної правильної шестигранної призми з центральним отвором 2, для розміщення заготовки 3. У трьох гранях корпуса 1 через 120° виконані ступінчасті наскрізні циліндричні отвори 4 (фіг. 2, фіг. 3), осі яких мають одну спільну точку в центрі кола, утвореного перпендикулярним до повздовжньої осі перерізом центрального отвору 2. У цих ступінчастих отворах 4 з можливістю прокручування, встановлені головки пружної дії 5, які складаються із ексцентричних стаканів 6 (фіг. 1, фіг. 2., фіг. 3), які закріплені до корпусу 1 гвинтами 7, з внутрішніх ексцентричних втулок 8, встановлених в отворах стаканів 6 і закріплених до них гвинтами 9 і вісерухомих штоків 10 із закріпленими на внутрішніх їх кінцях деформуючими елементами - кульками 11. У верхній частині вісерухомих штоків 10 виконані отвори 12 (фіг. 2), осі яких паралельні осі центрального отвору 2 корпусу 1 і у ці отвори 12 запресовані циліндричні пальці 13. На зовнішніх кінцях вісерухомих штоків 10 виконані частково-циліндричні поверхні 14, на які V-подібними пазами 15 розміщеними посередині із внутрішньої сторони оперті рівноплечі коромисла 16, 17, 18, кінці яких з'єднані між собою пружинами розтягу 19, 20, 21, причому чотири суміжні кінці трьох рівноплечих коромисел 16, 17 і 18 з'єднані між собою двома пружинами 19 і 20 більшої довжини, а інші два суміжні кінці двох рівноплечих коромисел 16 і 18 з'єднані однією пружиною 21 меншої довжини. Один кінець цієї пружини 21 спряжений із рівноплечим коромислом 16 через механізм натягу пружини 21 меншої довжини, який виконаний у вигляді тяги 22, що одним своїм кінцем шарнірно встановлена у вилку 23 (фіг. 1, фіг. 6) виконану на одному із кінців рівноплечого коромисла 16 за допомогою вісі 24 (фіг. 3, фіг. 6) зафіксованої від осьового переміщення. На другому кінці тяги 22 виконана зовнішня різьбова поверхня 25, на яку нагвинчена своєю внутрішньою різевою поверхнею 26 (фіг. 3) ступінчаста втулка 27, яка зафіксована контргайкою 28 (фіг. 5). На ступінь меншого діаметра ступінчастої втулки 27 вільно встановлений стакан 29 (фіг. 1, фіг. 4) з наскрізними отворами 30 і 31 на боковій циліндричній поверхні 32, в які запресований штифт 33, до якого одним кінцем закріплена пружина 21 меншої довжини. Трипрофільний плоский кулачок 34 своїм центральним отвором 35 встановлений з можливістю обертового руху на циліндричний виступ 36, виконаний на одному із торців корпуса 1 і цей кулачок 34 зафіксований від осьового переміщення пружним розрізним кільцем 37, встановленим у виточку 38 на циліндричному виступі 36. В корпусі 1 із зміщенням на кут 60° відносно осей наскрізних циліндричних ступінчастих отворів 4 виконані три рівномірно розміщені по колу наскрізні отвори 39, призначені для встановлення інструменту в пристрій. В трипрофільному кулачку 34 виконані наскрізні криволінійні пази 40 (фіг. 1, фіг. 2), осі симетрії яких співпадають з колом, на якому розміщені центри трьох наскрізних отворів 39, виконаних в корпусі 1 і ширина цих пазів більша від діаметра отворів 39. На торцевій поверхні плоского трипрофільного плоского кулачка 34 виконані три розміщені через 120° наскрізні отвори 41 (фіг. 1, фіг. 7) для встановлення в них спеціального ключа (на фіг. не показано) для повороту трипрофільного плоского кулачка. Інструмент для чистового фінішного оброблення працює наступним чином. Після налагодження інструменту за допомогою механізму натягу пружини 21 на задане зусилля, яке діятиме від деформуючих елементів кульок 11 на оброблювану поверхню заготовки 3, встановлюють у отвори 41 трипрофільного плоского кулачка спеціальний ключ (на фіг. не показано) і повертають за годинниковою стрілкою кулачок 34, перефирійна поверхня якого знаходилась в контакті з циліндричними пальцями 13 і тим самим переміщують від центра корпусу 1 вісерухомі штоки 10. Встановлюють циліндричну заготовку 3 в центральний отвір 2 корпусу 1 і закріпляють цю заготовку 3, наприклад, в центрах токарного верстата (на фіг. не показано). Повертають трипрофільний плоский кулачок 34 у протилежному напрямі - проти 2 UA 108691 C2 5 10 15 20 25 30 годинникової стрілки, і вісерухомі штоки 10 під дією пружин розтягу 19, 20 і 21 сходяться до центра корпуса 1 і своїм деформуючими елементами - кульками 11 впираються в оброблювану поверхню заготовки 3 із заданим зусиллям, яке буде завжди однакове на кожному із трьох деформуючих елементів і при цьому між циліндричними пальцями 13 і перефирією плоского трипрофільного кулачка 34 створюється зазор. Якщо у випадку, коли пружини розтягу 19, 20 і 21 створюють різні зусилля то за рахунок повертання рівноплечих коромисел 16, 17 і 18, які шарнірно з можливістю повороту, встановлені на циліндричні поверхні 15 зовнішніх кінців вісерухомих штоків 10 деформуючі елементи-кульки 11 будуть діяти на оброблювану поверхню з однаковим зусиллям. Включають одночасно обертання заготовки 3 і повздовжню подачу, паралельну повздовжній осі заготовки 3, інструменту для чистового фінішного оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь і за рахунок поверхневого пластичного деформування здійснюють обкочування оброблюваної циліндричної поверхні заготовки 3 деформуючими елементами-кульками 11. При цьому рівнодійна сила від складових кожного деформуючого елемента, яка діє на заготовку, 3 дорівнює нулю, що дозволяє обробляти нежорсткі заготовки і отримувати зміцнений поверхневий шар та зменшену шорсткість обробленої поверхні. У випадку, коли необхідно здійснити формування регулярних мікрорельєфів того чи іншого типу, інструмента додатково надають осцилюючий зворотно-поступальний рух паралельний напряму поздовжньої подачі. Для забезпечення заданого типу регулярного мікрорельєфу, наприклад, з паралельними канавками, що не дотикаються деформуючі елементи-кульки 11 за допомогою ексцентричних стаканів 6 і внутрішніх ексцентричних втулок 8 розміщують так, щоб центри кульок знаходились в одній площині, перпендикулярній поздовжній осі отвору 2 корпусу 1 і між ними був кут 120°. Після здійснення проходу простого чи вібраційного обкочування із забезпеченням осциляційного руху, плоский трипрофільний кулачок 20 повертають за годинниковою стрілкою, при цьому периферійні ділянки цього кулачка 20 входять в контакт із циліндричними пальцями 2 і деформуючі елементи-кульки 11 розводять, заготовку 3 знімають і процес повторюють. Таким чином використання запропонованого інструмента для чистового фінішного оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь, реалізуючи метод поверхневого деформування дає можливість сформувати необхідний вид мікрорельєфу, забезпечити підвищену якість обробленої поверхні шляхом зменшення шорсткості, підвищення масломісткості, твердості і зносостійкості, що безперечно є економічно ефективним і доцільним у виробництві. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 Інструмент для чистового фінішного оброблення зовнішніх циліндричних поверхонь, що складається із корпуса, в якому встановлені три кулькові головки пружної дії, рівномірно розміщені по колу через 120° з можливістю встановлення певного положення одна відносно іншої, який відрізняється тим, що корпус виконаний у вигляді суцільної правильної шестигранної призми з центральним отвором, причому на трьох гранях корпуса виконані ступінчасті наскрізні циліндричні отвори, осі яких перетинаються у центрі кола, утвореного перпендикулярним до повздовжньої осі перерізом центрального отвору, при цьому у згадані ступінчасті отвори з можливістю провертання встановлені кулькові головки пружної дії, кожна з яких складається з ексцентричного стакана, прикріпленого до корпуса, внутрішньої ексцентричної втулки, встановленої з можливістю провертання і фіксації в отворі стакана, та вісерухомого штока, встановленого у отворі внутрішньої ексцентричної втулки, при цьому на нижньому кінці кожного штока закріплений деформуючий елемент-кулька, а у верхній частині кожного вісерухомого штока виконаний отвір, вісь якого паралельна осі центрального отвору корпусу, причому у цей отвір запресований циліндричний палець, при цьому на верхніх кінцях вісерухомих штоків виконані частково-циліндричні поверхні, на які V-подібними пазами, розміщеними посередині із внутрішньої сторони, оперті рівноплечі коромисла, кінці яких з'єднані між собою пружинами розтягу, причому чотири суміжні кінці трьох рівноплечих коромисел з'єднані між собою двома пружинами розтягу більшої довжини, а інші два суміжні кінці двох рівноплечих коромисел з'єднані однією пружиною меншої довжини, один кінець якої спряжений з рівноплечим коромислом через механізм натягу пружини меншої довжини, який виконаний у вигляді тяги, яка одним своїм кінцем шарнірно встановлена у вилку, виконану на одному з кінців одного із рівноплечих коромисел, а на другому кінці тяги виконана зовнішня різьбова поверхня, на яку нагвинчена своєю внутрішньою різьбовою поверхнею ступінчаста втулка, яка зафіксована контргайкою, причому на ступінь меншого діаметра ступінчастої втулки вільно встановлений стакан з наскрізними отворами на боковій поверхні більшого діаметра, в які 3 UA 108691 C2 5 10 запресований штифт, до якого одним кінцем закріплена пружина меншої довжини, при цьому радіальне доцентрове переміщення вісерухомих штоків обмежено згаданими пальцями, які своїми циліндричними поверхнями оперті на периферійну поверхню плоского трипрофільного кулачка, який своїм центральним отвором встановлений з можливістю обертового руху на циліндричний виступ, виконаний на одному із торців корпуса, причому цей плоский трипрофільний кулачок зафіксований від осьового переміщення пружним розрізним кільцем, встановленим у виточку на циліндричному виступі корпуса, причому в корпусі зі зміщенням на кут 60° відносно осей ступінчастих наскрізних циліндричних отворів виконані три рівномірно розміщені по колу наскрізні отвори для встановлення інструмента у відповідний пристрій, при цьому в плоскому трипрофільному кулачку виконані наскрізні криволінійні пази, осі симетрії яких співпадають з колом, на якому розміщені центри трьох наскрізних отворів, виконаних у корпусі, при цьому на торцевій поверхні плоского трипрофільного кулачка виконані три розміщені через 120° наскрізні отвори. 4 UA 108691 C2 5 UA 108691 C2 6 UA 108691 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7