Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для отделочно-упрочняющей обработки

Изобретение относится к устройствам для обработки наружных поверхностей вращения, основанных на поверхностном пластическом деформировании, и предназначено для использования в различных отраслях металлообрабатывающей промышленности.

Известны конструкции инструментов для обработки поверхностей деталей широким выглаживанием, состоящие из корпуса и выглаживателя, изготавливаемого из сверхтвердых материалов (Лукьянов А.А. и др. Инновационный технологический процесс обработки широким выглаживанием // Технические науки – от теории к практике. 2012, № 7-1).

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются деформирующий элемент в виде стержня с цилиндрической рабочей поверхностью и корпус для удержания деформирующего инструмента.

К недостаткам известного аналога можно отнести большую величину силы прижатия выглаживающего инструмента к обрабатываемой поверхности, что вызывает большие радиальные нагрузки на деталь и приспособления, в которых она базируется. Причем существует проблема возникновения существенной погрешности при установке рабочего инструмента точно параллельно горизонтали.

Известен инструмент для обработки выглаживанием наружных цилиндрических поверхностей (RU № 2348503, МПК В24В 39/04, опубл. 10.03.2009). Указанный инструмент содержит корпус, прихват и цилиндрический деформирующий элемент. Прихват содержит базовую часть и два выступа, выполненные с возможностью поворота относительно базовой части, при этом упомянутые выступы прихвата расположены с возможностью размещения между ними с зазором не менее 1...2 мм поверхности уступа.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются деформирующий элемент с цилиндрической рабочей поверхностью, прихват деформирующего элемента болтами для переналадки и смены деформирующего инструмента.

Недостатком аналога является неравномерность изнашивания деформирующего элемента и отсутствие возможности интенсификации напряженного состояния пи упрочнении.

За прототип принято устройство для поверхностного пластического деформирования (RU № 2626522, МПК В24В 39/04, опубл. 28.07.2017). Указанное устройство содержит корпус, деформирующий инструмент с рабочей поверхностью скругления. Для придания деформирующему инструменту осциллирующего движения в вертикальном направлении дополнительно содержит мотор-редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются деформирующий элемент с рабочей поверхностью скругления, мотор-редуктор, плита, на которой смонтированы все узлы приспособления, диск, закрепленный на оси мотор-редуктора, палец, соединяющий диск с подвижной пластиной

Недостатком известного прототипа является прямолинейная форма деформирующего элемента, которая при касании с цилиндрической поверхностью детали не обеспечивает высокой степени упрочнения поверхностного слоя.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании устройства для поверхностного пластического деформирования.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении интенсивности напряженного состояния за счет использования деформирующего инструмента в виде кругового сектора.

Указанный технический результат достигается тем, устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее деформирующий элемент с рабочей поверхностью скругления, мотор-редуктор, плиту, на которой смонтированы все узлы приспособления, диск, закрепленный на оси мотор-редуктора, палец, соединяющий диск с подвижной пластиной, согласно изобретению с целью придания деформирующему элементу кругового осциллирующего движения в вертикальном направлении дополнительно содержит неподвижную опору с осью, на которой смонтировано коромысло, на одном конце которого закреплен деформирующий элемент выполненный в виде кругового сектора, а на другом диск с горизонтальным пазом для преобразования вращательного движения от мотор-редуктора в осциллирующее круговое движение деформирующего элемента.

Отличием заявляемого изобретения от прототипа является то, что для придания деформирующему элементу кругового осциллирующего движения в вертикальном направлении устройство дополнительно содержит неподвижную опору с осью, на которой смонтировано коромысло, на одном конце которого закреплен деформирующий элемент, выполненный в виде кругового сектора, а на другом диск с горизонтальным пазом для преобразования вращательного движения от мотор-редуктора в осциллирующее круговое движение деформирующего элемента.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».

Компактность и сравнительно малые габариты мотора-редуктора позволяют легко встраивать в устройство в конструкцию металлорежущего станка. Конструкция деформирующего элемента является технологичной, так как его легко изготовить из кольца, обрабатываемого на токарном станке. Диск с прорезью можно изготавливать сбалансированным по массе с рабочим элементом, что снизит вероятность вибраций при осциллирующем деформировании заготовки. Частота осцилляции рабочего элемента регулируется мотор-редуктором, а угол осцилляция настраивается за счет установки пальца на приводном диске.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид устройства спереди, а на фиг. 2 – вид устройства сбоку (вид А по фиг.1).

Устройство для поверхностного пластического деформирования содержит основание 1, на котором смонтированы неподвижная опора 4 и мотор-редуктор 11. В пазу неподвижной опоры 5 размещена ось, на которой закреплено коромысло 6 с возможностью качания. С оной стороны коромысла 6 установлен сектор 3, на цилиндрической поверхности которого изготовлен паз для размещения деформирующего инструмента 2. На другом конце коромысла 6 расположен диск 7 с горизонтальным пазом 8, в который вставляется палец 9, закрепленный в диске 10, смонтированном на валу мотор-редуктора 11.

Устройство работает следующим образом.

В паз сектора 3 вставляется деформирующий инструмент 2 и закрепляется двумя винтами. В диске 10 имеются отверстия, которые находятся на разном расстоянии от центра вращения, что позволяет обеспечить разную амплитуду колебания деформирующего инструмента. В одно из отверстий диска вставляется палец 9 и затягивается гайкой. Устройство устанавливают на каретке токарного станка вместо резцедержателя и закрепляют болтами. С помощью механизма поперечной подачи токарного станка устройство поводят к обрабатываемой детали, закрепленной в токарном патроне, и создают необходимый натяг.

Вращательное движение от мотор-редуктора 11 через диск 10 и палец 9 передается на диск 7 с центральным пазом 8, что обеспечивает круговое осциллирующее движение коромысла 6, а, следовательно, и деформирующего инструмента 2. При включении продольной подачи станка устройство, а вместе с ним и деформирующий инструмент, перемещаются вдоль оси заготовки и деформируют ее поверхностный слой.

Эффективность осциллирующего кругового движения рабочего инструмента при упрочняющей обработке доказана экспериментально и представлена на фиг. 3 и фиг. 4. Испытание выполнены на зеренной фракции двух цветов, первоначально разделённых на две зоны с четкой границей, раздела между ними. Затем по этой границе проходил индентор с постоянным и осциллирующими движениями. На фиг.3 показана степень перемешивания структур в зависимости от количества двойных ходов индентора в единицу времени, а на фиг.4 показано влияние амплитуды индентора на эффект перемешивания. Таким образом, было установлено, что использование осциллирующего кругового движения оказывает положительное влияние на перемешивание зеренных фракций. Качественно это доказывает усиление подвижности структуры материала, рост дислокаций и повышение механических характеристик прочности материала.

Использование заявляемого изобретения позволяет добиться не только требуемой шероховатости поверхности деталей машин, но и получить мелкозернистую структуру в поверхностном слое, что позволяет повысить степень упрочнения цилиндрических деталей, а также их коррозие- и износостойкость.