Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой

Классы МПК:B24B39/04 для обработки наружных поверхностей вращения 
Автор(ы):, , , , , , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-10-09
публикация патента:

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к обработке поверхностным пластическим деформированием. Устройство содержит корпус и по меньшей мере три державки с деформирующими элементами, шарнирно соединенные с корпусом, и устройства нагружения. Каждый деформирующий элемент шарнирно закреплен в устройстве нагружения, выполненном в виде рычага, с обеспечением нагружения посредством цилиндрической винтовой пружины сжатия, воздействующей на один конец рычага, и упертой в регулировочную гайку. Регулировочная гайка ввинчена в кронштейн, жестко закрепленный на корпусе. Другим концом рычаг шарнирно с помощью оси закреплен в корпусе и щеке, прикрепленной к корпусу на расстоянии, контролируемом распорными втулками. При этом для настройки на обрабатываемый диаметр и необходимый натяг в каждый кронштейн ввинчен упорный винт. В результате упрощается конструкция устройства, повышается его надежность и производительность обработки, а также обеспечивается высокая точность обработки. 6 ил.

Рисунки к патенту РФ 2371300

устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД) цилиндрических, эксцентриковых, кулачковых, винтовых поверхностей с регулируемой нагрузкой на каждом деформирующем элементе инструмента.

Известно трехроликовое приспособление для обкатывания нежестких валов, состоящее из державки с роликами, шарнирно соединенной с корпусом, который крепят на суппорте станка [1].

Недостатком известного приспособления является ограниченность применения, узкая специализация (только для цилиндрических поверхностей) и низкая производительность, при этом для получения высокого качества необходимо создание больших рабочих усилий, а это требует использования роликов с большим радиусом профиля, что отрицательно влияет на массогабаритные параметры и не всегда осуществимо. При этом устройство не имеет возможности регулирования расположения деформирующих элементов относительно друг друга в продольном направлении, а также регулирования нагрузки на каждом деформирующем элементе в отдельности.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей оснастки путем обеспечения обработки обкатыванием цилиндрических, эксцентриковых, кулачковых, винтовых наружных поверхностей, а также снижение себестоимости, повышение производительности и улучшение качества изготовления.

Поставленная задача решается путем использования предлагаемого устройства для обкатывания цилиндрических, эксцентриковых, кулачковых, винтовых наружных поверхностей валов с регулируемой нагрузкой, содержащего корпус и державки не менее трех с деформирующими элементами, шарнирно соединенные с корпусом, причем каждый деформирующий элемент снабжен устройством нагружения, выполненным в виде рычага, с шарнирно закрепленным в нем деформирующим элементом, при этом нагружение осуществляется цилиндрической винтовой пружиной сжатия, воздействующей на один конец рычага, и упирающейся в регулировочную гайку, которая ввинчена в кронштейн, жестко закрепленный на корпусе, а другим концом рычаг шарнирно с помощью оси закреплен в корпусе и щеке, прикрепленной к корпусу на расстоянии, контролируемом распорными втулками, причем настройка на обрабатываемый диаметр и необходимый натяг производится упорным винтом, который ввинчен в свой кронштейн.

Сущность устройства поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема обкатывания винта винтового насоса предлагаемым устройством, общий вид; на фиг.2 - конструкция устройства, поперечный частичный разрез; на фиг.3 - продольное сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - вариант расположения деформирующих роликов одинакового профиля с одинаковым усилием нагружения и сдвинутых в продольном направлении относительно друг друга; на фиг.5 - вариант расположения деформирующих роликов одинакового профиля с различным усилием нагружения и сдвинутых в продольном направлении относительно друг друга; на фиг.6 - вариант расположения деформирующих роликов с различным профилем и с одинаковым усилием нагружения, сдвинутых в продольном направлении относительно друг друга.

Предлагаемое устройство относится к многоэлементному деформирующему инструменту с регулируемой нагрузкой на деформирующие элементы - ролики и служит для обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) - обкатыванием и упрочнением цилиндрических, эксцентриковых, кулачковых, винтовых наружных поверхностей валов 1, которым сообщают вращательное движение Vз относительно собственной продольной оси и продольную подачу Sпр устройству 2.

Устройство 2 содержит корпус, состоящий из вертикальной стойки и горизонтального основания, объединенных в Г-образную форму. Стойка корпуса имеет центральное отверстие для свободного прохождения через нее обрабатываемой заготовки. К стойке корпуса винтами 3 прикреплена щека 4 на расстоянии, контролируемом распорными втулками 5.

Между щекой 4 и стойкой корпуса расположены деформирующие элементы, например, в виде роликов 6, в количестве не менее трех. Деформирующие элементы 6 шарнирно соединены со стойкой корпуса и каждый из них снабжен устройством нагружения.

Устройство нагружения выполнено в виде рычага 7, в средней части которого шарнирно на оси 8 установлен с возможностью вращения деформирующий элемент 6. Нагружение деформирующего элемента 6 осуществляется цилиндрической винтовой пружиной сжатия 9, воздействующей на один конец рычага 7. Пружина 9 смонтирована между рычагом 7 и регулировочной гайкой 10, которая ввинчена в кронштейн 11, жестко закрепленный на стойке корпуса. Для предотвращения продольного прогиба пружины 9 внутри нее шарнирно установлен шток 12.

Другим концом рычаг 7 шарнирно с помощью оси 13 закреплен в стойке корпуса и щеке 4.

Настройка деформирующего элемента 6 на обрабатываемый диаметр и необходимый натяг производится упорным винтом 14, который ввинчен в свой кронштейн 15, жестко закрепленный на стойке корпуса.

Работа устройства заключается в следующем.

При финишной обработке поверхностным пластическим деформированием - обкатыванием заготовки вала 1 с переменным сечением (например, винта винтового насоса, имеющего профиль и размеры D, D1, t, показанного на фиг.1) предлагаемым устройством ее закрепляют в патроне 16 шпинделя 17 передней бабки 18, подводят устройство и вводят свободный конец заготовки винта в отверстие стойки и поджимают центром 19 задней бабки 20. Обрабатываемой заготовке сообщают вращательное движение Vз. Скорость вращения заготовки задают в зависимости от требуемой производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость составляет 30устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 150 м/мин.

Устройству сообщают продольную подачу Sпр в одну сторону не более 0,1устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 3,0 мм/об. Оптимальную подачу Sпр° определяют по формуле:

Sпр°=kSэ ,

где k - число деформирующих элементов;

Sэ - подача на один деформирующий элемент, принимается для роликов не более - 0,02устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 0,10 мм/об.

При переходе на обработку другого типоразмера вала в устройстве достаточно заменить деформирующие элементы.

Благодаря реализованным в предлагаемом устройстве возможностям регулирования расположения деформирующих элементов относительно друг друга в продольном направлении, а также регулирования нагрузки на каждом рычаге с деформирующим элементом в отдельности, расширились технологические возможности ППД. Представляют интерес следующие варианты наладок.

1. Три деформирующих элемента - ролика одинакового профиля (r 1=r2=r3) установлены в одной поперечной плоскости (см. фиг.2, 3) и всем роликам сообщается одинаковая нагрузка (P123).

2. Три деформирующих элемента - ролика одинакового профиля (r 1=r2=r3) установлены в разных поперечных плоскостях (см. фиг.4), т.е. ролики сдвинуты в продольном направлении друг относительно друга, и всем роликам сообщается одинаковая нагрузка (P123).

3. Три деформирующих элемента - ролика одинакового профиля (r 1=r2=r3) установлены в разных поперечных плоскостях (см. фиг.5), т.е. ролики сдвинуты в продольном направлении друг относительно друга, и ролики нагружены различным усилием (P1устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 Р2устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 Р3; например, P123).

4. Три деформирующих элемента - ролика различного профиля (r1устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 r2устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 r3; например,

r1<r 2<r3) установлены в разных поперечных плоскостях (см. фиг.6), т.е. ролики сдвинуты в продольном направлении друг относительно друга, и всем роликам сообщается одинаковая нагрузка (P123).

5. Три деформирующих элемента - ролика различного профиля (r 1устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 r2устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 r3; например,

r1<r 2<r3) установлены в разных поперечных плоскостях (не показаны), т.е. ролики сдвинуты в продольном направлении друг относительно друга, и всем роликам сообщается разная нагрузка (P1устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 Р2устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 Р3; P12 3).

Изменение положения деформирующих элементов - роликов относительно друг друга в продольном направлении позволяет увеличить производительность обработки заготовок, а различная степень нагружения деформирующих элементов позволяет изменить, уменьшить высоту микронеровностей обрабатываемой поверхности. Изменяя эти параметры устройства, добиваются требуемых параметров обрабатываемой поверхности.

Пример. Обрабатывался обкатыванием винт левый Н41.1016.01.001 винтового нефтедобывающего насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - D1=27-0,05 мм, D=30,3 мм, эксцентриситет e1=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28 ±0,01 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 228, масса - 5,8 кг. Предварительная обработка точением и финишная обработка обкатыванием проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20, окружная скорость заготовки - vз =84,78 м/мин (1,41 м/с), nз=1000 об/мин, продольную подачу Sпр° определяли по формуле Sпр °=kSэ мм/об и принимали Sпр°=3·0,03=0,39 мм/об, где k=3 - количество роликов в устройстве, диаметр рабочей части роликов - 7,94 мм. Усилие обкатывания составляло около устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 1700 Н, глубина наклепанного слоя находилась в пределах 0,15устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 0,20 мм; величина, на которую изменился размер после обкатки - 0,01устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 0,02 мм; смазывающе-охлаждающей жидкостью при обкатывании служил сульфофрезол (5%-ная эмульсия).

Требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Тм=3,15 мин (против Тмустройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 баз=16,80 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки, с последующим полированием абразивной лентой ЛВТ 2200×55 Э4, 5-8-10 ГОСТ 12439-79 на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл.1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми несоседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

Достоинствами предлагаемого многоэлементного устройства являются:

- возможность обкатывания нежестких валов с повышением точности обработки (на 10устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 20%) за счет конструкции, позволяющей независимое нагружение каждого деформирующего элемента (отклонение формы не более 10устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 30 мкм);

- обеспечение постоянного усилия контакта при различных профилях деформирующих элементов;

- уменьшает погрешность предшествующей обработки;

- многоэлементность устройства позволяет осуществить многопроходность обработки, за счет чего достигается более высокое качество обработки;

- позволяет разгрузить узлы станка от одностороннего приложения усилия и обрабатывать нежесткие валы;

- образование определенной макро- и микрогеометрической формы обработанной поверхности, уменьшение параметра шероховатости - сглаживание поверхности, изменение структуры материала - поверхностный наклеп и создание определенного напряженного состояния - все это благоприятно действует на износостойкость.

Предлагаемое устройство несложное по конструкции и надежное в эксплуатации, а способ обкатывания цилиндрических, эксцентриковых, кулачковых, винтовых поверхностей устройством отличается простотой в реализации. Получаемые на поверхности упрочняемой заготовки структуры слоев обладают повышенной твердостью, а соответственно, износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить производительность обработки в 1,5устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, патент № 2371300 2,0 раза и обеспечить высокую точность.

Источники информации

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. С.387, рис.6 - прототип.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для обкатывания с регулируемой нагрузкой, содержащее корпус и по меньшей мере три державки с деформирующими элементами, шарнирно соединенные с корпусом, отличающееся тем, что оно снабжено устройствами нагружения, каждый деформирующий элемент шарнирно закреплен в устройстве нагружения, выполненном в виде рычага, с обеспечением нагружения посредством цилиндрической винтовой пружины сжатия, воздействующей на один конец рычага и упертой в регулировочную гайку, которая ввинчена в кронштейн, жестко закрепленный на корпусе, а другим концом рычаг шарнирно с помощью оси закреплен в корпусе и щеке, прикрепленной к корпусу на расстоянии, контролируемом распорными втулками, при этом для настройки на обрабатываемый диаметр и необходимый натяг в каждый кронштейн ввинчен упорный винт.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2371300

patent-2371300.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B24B39/04 для обработки наружных поверхностей вращения 

Патенты РФ в классе B24B39/04:
ролик обкатной комбинированный -  патент 2529335 (27.09.2014)
способ правки нежестких длинномерных деталей -  патент 2525023 (10.08.2014)
съемный рабочий ролик накатного инструмента, расположенный в корпусе -  патент 2521912 (10.07.2014)
способ поверхностного упрочнения изготовленных из ферромагнитных материалов зубчатых колес и устройство для его осуществления -  патент 2516859 (20.05.2014)
устройство для обкатывания крупных резьб и архимедовых червяков роликами -  патент 2516195 (20.05.2014)
машина для нанесения покрытия на профиль -  патент 2515383 (10.05.2014)
способ накатывания резьбы на заготовке -  патент 2505373 (27.01.2014)
способ комбинированной обработки точением и поверхностным пластическим деформированием -  патент 2503532 (10.01.2014)
способ поверхностного пластического деформирования цилиндрических деталей -  патент 2500517 (10.12.2013)
устройство для чистовой и упрочняющей обработки поверхностей тел вращения сложного профиля -  патент 2493954 (27.09.2013)

Наверх