роликовая раскатка для обработки отверстий сложной формы

Формула изобретения

1. РОЛИКОВАЯ РАСКАТКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ, содержащая корпус, смонтированный на нем сепаратор с пазами, свободно размещенные в пазах деформирующие ролики и опорный элемент, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, она оснащена средством поджатия роликов в радиальном направлении, опорный элемент свободно установлен в осевом отверстии сепаратора и выполнен с отверстиями для подвода рабочей среды, при этом опорный элемент изготовлен из материала с термомеханической памятью формы, выраженной в изменении его формы в поперечном сечении от правильного многоугольника с закругленными углами с числом граней, равным числу деформирующих роликов к окружности и обратно.

2. Раскатка по п.1, отличающаяся тем, что деформирующие ролики выполнены сборными.

3. Раскатка по п.1, отличающаяся тем, что средство поджатия роликов в радиальном направлении выполнено в виде пружинных колец, размещенных в выполненных на роликах кольцевых проточках.

4. Раскатка по п.1, отличающаяся тем, что средство поджатия роликов выполнено в виде колец, изготовленных из материала с памятью формы и размещенных в выполненных на роликах кольцевых проточках.

5. Раскатка по пп. 1-4, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен с переменным сечением вдоль его оси.

6. Раскатка по пп. 1 и 5, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен в виде втулки.

7. Раскатка по пп. 1, 2 и 5, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен составным из опорных колец.

8. Раскатка по п.7, отличающаяся тем, что средство поджатия роликов в радиальном направлении выполнено в виде колец, изготовленных из намагниченного ферромагнитного материала и размещенных между опорными кольцами.

9. Раскатка по пп. 1 - 8, отличающаяся тем, что на наружной поверхности опорного элемента выполнены лыски или пазы, число которых равно числу роликов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов поверхностным пластическим деформированием и может быть использовано для раскатывания отверстий сложной формы: с криволинейной образующей, многоступенчатых, а также цилиндрических и конических отверстий.

Известна роликовая раскатка для обработки сферического отверстия, содержащая корпус с размещенным на ней сепаратором, в пазах которого свободно установлены деформирующие ролики. Ролики предохранены от выпадения обоймой и опираются на опорный (силовой) элемент, который выполнен в виде двух фигурных втулок, раздвинутых пружиной, поэтому ролики "утоплены" в пазах сепаратора.

При осевой подаче раскатки втулка упирается через упорный подшипник в торец приспособления и подается вверх, раздвигая ролик и создается радиальное усилие раскатывания.

Недостатки прототипа: невозможность обработки отверстий сложной конфигурации - с криволинейной образующей и многоступенчатых; сложность конструкции, что влечет за собой усложненную технологию изготовления раскатки, ее повышенную себестоимость и пониженную надежность раскатки.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей и упрощение конструкции раскатки.

Это достигается тем, что раскатка содержит корпус с закрепленным на нем сепаратором, в пазах которого свободно размещены деформирующие ролики, в радиальном направлении, и опорный (силовой) элемент. Последний свободно установлен в осевом отверстии сепаратора и выполнен в виде опорной втулки с отверстиями, изготовленной из материала с термомеханической памятью формы. Память формы опорной втулки выражена в изменении ее формы в поперечном сечении от правильного многоугольника с закругленными углами к окружности и обратно. Грани многоугольника выполнены прямолинейными или криволинейными - выпуклыми или вогнутыми. Свободное пространство меж сепаратором, роликами и опорной втулкой заполнено проточным энергоносителем.

Совокупность перечисленных признаков позволяет обработать отверстие сложной формы при простейшей конструкции раскатки.

Деформирующие ролики могут быть выполнены сборными. Это упрощает конструкцию их отдельных частей и упрощает технологию их изготовления.

Ролики могут быть стянуты пружинными кольцами, размещенными в кольцевых проточках на роликах.

Ролики могут быть стянуты кольцами, изготовленными из материала с памятью формы. Кольца размещают в кольцевых проточках на роликах.

Опорная втулка может быть выполнена с переменным сечением вдоль ее оси.

Это позволяет получить различные радиальные усилия раскатывания на разных участках роликов (чем толще стенки опорной втулки, тем больше развиваемое в этом сечении радиальное усилие, и наоборот). Это позволяет обеспечить различную глубину и степень наклепа на разных участках обрабатываемого отверстия.

Опорная втулка может быть разрезана на автономные кольца. Это позволяет свободно деформироваться каждому автономному кольцу в радиальном направлении и достигать различной глубины и степени наклепа на различных участках обрабатываемого отверстия.

Опорная втулка может быть изготовлена из намагниченного ферромагнитного материала с памятью формы. Это упрощает конструкцию раскатки.

Когда опорная втулка, выполненная из материала с памятью формы, разрезана на автономные формы, между последними могут быть установлены кольца из намагниченного ферромагнитного материала.

Это увеличивает силу стягивания роликов, так как резко расширяется номенклатура ферромагнитных материалов и можно выбрать более эффективный материал по сравнению с предыдущим случаем.

На периферии опорной втулки могут быть выполнены равномерно расположенные лыски или пазы, число которых равно или кратно числу роликов.

Это позволяет осуществлять импульсное раскатывание отверстий сложной формы, которое известными раскатками осуществить невозможно. Это расширяет технологические возможности, так как позволяет обрабатывать отверстия в деталях малой и неравномерной жесткости. При этом в связи с тем, что опорный элемент выполнен в форме втулки, удары роликов об обрабатываемую поверхность отверстия "смягчаются", что повышает качество обработки.

На фиг.1 дана раскатка в осевом разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - конфигурация опорной втулки в разрезе А-А на фиг.1; на фиг.5 - вариант раскатки в осевом разрезе; на фиг. 6 - вариант конфигурации опорной втулки в разрезе А-А на фиг.1.

В корпус 1 (фиг.1) ввернут сепаратор 2, в открытые радиальные пазы которого свободно установлены деформирующие ролики 3, опирающиеся на опорную втулку 4. Образующая роликов 3 имеет форму, негативную по отношению к обрабатываемой поверхности. Ролики 3 стянуты двумя разрезными пружинными кольцами 5, имеющими разрезы 6. К торцу сепаратора 2 привернута крышка 7, предохраняющая втулку 4 и ролики 3 от осевого выпадения. Размеры роликов 3, сепаратора 2 опорной втулки 4 и распорной втулки 8 согласованы таким образом, что ролики 3 и втулка 4 установлены с осевыми зазорами.

В корпус 1, сепараторе 2 и втулке 8 выполнены осевые отверстия для подвода энергоносителя. В опорной втулке 4 с той же целью выполнено осевое и поперечные отверстия 9, причем осевое отверстие - коническое.

Опоpная втулка 4 выполнена из материала с памятью формы и предварительно термомеханически обработана на память формы таким образом, что при температуре прямого мартенситного превращения она принимает форму по фиг.4 - форму правильного многоугольника с закругленными углами и числом граней, равным числу роликов 3. (грани многоугольника могут быть прямолинейными или криволинейными - вогнутыми или выпуклыми. Криволинейность упрощает технологию термомеханической обработки на память формы).

При температуре обратного мартенситного превращения втулка 4 принимает в сечении А-А форму круглого кольца. Втулка 4 установлена с диаметральным зазором, достаточным для ее свободной деформации.

При раскатывании сообщают вращение детали 10 или раскатке. На ускоренной подаче раскатку вводят в отверстие детали до упора и под давлением 0,2-0,4 МПА подают энергоноситель в центральное отверстие корпуса. В качестве энергоносителя используют смазочно-охлаждающую жидкость, подогретую до температуры обратного мартенситного превращения материала, из которого изготовлена опорная втулка 4. (Для сплава с памятью формы ТН-1 эта температура равна 95-120^оС).

На фиг.1 движение СОЖ показано стрелками. Как видим, СОЖ проходит через осевое и радиальные отверстия втулки 4 и разогревают ее, затем попадает в зоны обработки и осуществляет функции смазки и охлаждения детали 10 и роликов 3.

Втулка 4 при разогреве принимает в поперечнике форму круглого кольца, перемещает ролики в радиальном направлении на деталь 10 и создает радиальное усилие раскатывания. Так как осевое отверстие втулки 4 выполнено коническим, толщина ее стенок вдоль оси различны: в левой ее части (по фиг.1) она максимальна. Следовательно, втулка 4 в левой части имеет максимальную жесткость, поэтому здесь развивается максимальное радиальное усилие раскатывания и достигается наибольшая глубина и степень наклепа.

По завершении процесса раскатывания прекращают подачу разогретой СОЖ и подают СОЖ, охлажденную до температуры прямого мартенситного превращения материала втулки 4 (для сплава ТН-1 она равна 30-35^оС). Опорная втулка 4 принимает форму по фиг.4, ролики 3 скатываются с вершин многоугольника на его грани. Размер раскатки по роликам становится меньше диаметра отверстия детали 10. Раскатку на ускоренной подаче извлекают из обработанного отверстия.

На фиг.5 показана конструкция раскатки со сборными роликами, разрезной опорной втулкой и кольцевыми магнитами.

В корпус 11 ввернут сепаратор 12, в открытые радиальные пазы которого с осевыми и радиальными зазорами установлены деформирующие ролики, выполненные сборными и состоящие из центрального 13 и боковых 14, 15 роликов. В торцах ролика 13 выполнены отверстия, в которые с зазорами входят шейки роликов 14 и 15. Опорная втулка из материала с памятью формы выполнена разрезной и состоит из центрального кольца 16 и боковых 17 и 18, в которых выполнены радиальные отверстия для подвода СОЖ. По торцам втулок 16, 17 и 18 установлены намагниченные кольца 19 из ферромагнитного материала, стягивающие ролики 14 и 15.

К торцу сепаратора 12 привернута крышка 20, которая предохраняет ролики 14 и кольца 16 - 18, а также 19 и 21 от осевого выпадения.

Размеры роликов 13, 14, 15, сепаратора 12 и втулок 16 - 19, 21 согласованы таким образом, что ролики 13-15 и втулки 16-19 установлены с осевыми зазорами. Диаметры и длины роликов 13-15 подобраны так, что в совокупности их образующие имеют профиль, негативный по отношению к обрабатываемой поверхности.

Опорные кольца 16-18 имеют различные площади поперечного сечения, а следовательно, различную жесткость в радиальном направлении (максимальная жесткость у кольца 16).

Опорные кольца 16-18 изготовлены из материала с памятью формы и предварительно термомеханически обработаны так, что при температуре прямого мартенситного превращения они принимают форму по фиг.4. При температуре обратного мартенситного превращения кольца принимают форму по фиг.6 - кольца с лысками 22 на наружной поверхности, число которых равно числу роликов.

Работа раскатки аналогична работе раскатки по фиг.1, 2 но имеет следующие особенности.

Так как кольца 16-18 имеют различную радиальную жесткость и выполнены автономными, то они деформируются независимо друг от друга и могут создавать на соседних участках обрабатываемой детали различные глубину и степень наклепа. Причем эта разность больше, чем у раскатки по фиг.1.

Так как кольца 16-18 при температуре обратного мартенситного превращения имеют форму по фиг.6, осуществляется импульсное раскатывание со всеми особенностями, присущими ему. В частности, можно обрабатывать детали малой и неравномерной жесткости.

В то же время при импульсном раскатывании из-за ударного характера нагружения возникает шелушение поверхности детали. При работе раскаткой по фиг. 5, 6 эта опасность уменьшается, так как опорные кольца 16-18 имеют форму кольца, имеющего радиальную жесткость меньше, чем у сплошной оправки. Это "смягчает" удары роликов о поверхность детали.

При подаче "холодного" энергоносителя кольца 16-18 принимают форму по фиг. 4. Ролики 14 и 15 притягиваются магнитами 19 на грани колец 16-18 и влекут за собой своими шейками ролик 13. Размер раскатки по роликам становится меньше диаметра отверстия в детали. Раскатку на ускоренной подаче извлекаются из обработанного отверстия.

Для упрощения конструкции раскатки возможно изготовление опорной втулки (разрезной или цельной) из намагниченного ферромагнитного материала с памятью формы.

Таким образом, раскатка имеет широкие технологические возможности, так как можно обрабатывать: отверстия с криволинейной образующей; многоступенчатые цилиндрические отверстия; цилиндрические и конические отверстия; простая конструкция раскатки и ее деталей.