многорядный раскатник для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием

Формула изобретения

1. Многорядный раскатник для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащий корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, боковая поверхность которого образована чередующимися выступами и впадинами, и деформирующие элементы в виде шаров, при этом глубина паза больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух соосно установленных на хвостовике чашеобразных дисков и расположенной между ними втулки, диски установлены на хвостовике относительно торцов втулки с зазором, обеспечивающим свободное перемещение шара, продольные оси чередующихся выступов и впадин на наружной поверхности втулки, образующих боковую поверхность паза, наклонены к ее образующим под углом больше -30^o, но меньше 30^o, а выступы и впадины на наружной поверхности втулки расположены в окружном направлении по меньшей мере двумя группами, при этом в смежных группах углы наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.

2. Раскатник по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена цилиндрической.

3. Раскатник по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена конической.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлообработке, а именно к технологии упрочнения и чистовой отделки внутренней поверхности тел вpащения пластическим деформированием.

Известен инструмент для упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей, содержащий корпус, в котором расположены кольца кольцевой камеры с размещенными на ней деформирующими телами, воспринимающими воздействие рабочего агента (сжатый воздух) [1]

Одним из недостатков этого инструмента является неравномерный износ колец кольцевой камеры в виде кольцевых канавок, являющийся следствием постоянства относительного положения по радиусу деформирующих тел и стенок кольцевой камеры.

Известен многорядный раскатник для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащий корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, шары, размещенные на пазу, обойму, смонтированную коаксиально корпусу и подпружиненную относительно него с возможностью возвратно-поступательного перемещения, кольцевой паз выполнен с наклонной осью симметрии и стенками, перпендикулярными к образующей боковой поверхности паза, при этом боковая поверхность паза образована чередующимися выступами и впадинами, а глубина паза больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара [2]

В указанном многорядном раскатнике вследствие постоянства относительного положения по радиусу деформирующих шаров и стенок паза последние изнашиваются неравномерно в виде кольцевых канавок. Кроме того, в результате ударного воздействия наклонных боковых стенок паза на шаровую загрузку, в колебательное движение в осевом направлении приходят крайние ряды шаров, в то же время промежуточные ряды шаров в осевом направлении не смещаются.

Таким образом, при работе устройства имеет место локальный износ стенок паза и средней части его боковой поверхности в виде кольцевых канавок, что уменьшает срок службы устройства.

В основу изобретения положена задача осуществления такого движения шаров, при котором обеспечивается равномерный износ боковой поверхности паза.

Поставленная задача решается за счет того, что в многорядном раскатнике для чистовой обработки внутренней поверхности тел вращения пластическим деформированием, содержащем корпус с хвостовиком и кольцевым пазом на наружной поверхности, боковая поверхность которого образована чередующимися выступами и впадинами, а глубина паза больше одного, но меньше 1, 2 диаметра шара, деформирующие элементы в виде шаров, корпус выполнен в виде двух чашеобразных дисков с расположенной между ними втулкой, диски установлены на хвостовике с зазором относительно втулки, обеспечивающим свободное перемещение шара, выступы и впадины выполнены так, что их продольные оси наклонены к образующим боковой поверхности под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о, боковая поверхность паза в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами, при этом в смежных группах углы наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.

Преимущество описываемого раскатника заключается в том, что впадины и выступы, выполненные так, что их продольные оси наклонены к образующим боковой поверхности паза под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о обеспечивают в процессе ударного взаимодействия с шарами их перемещение как в окружном и радиальном, так и в осевом направлении.

Благодаря тому, что боковая поверхность паза в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами выступов и впадин и на смежных участках углы наклона осей выступов и впадин к образующим боковой поверхности паза имеют различную величину, каждый шар при его соударениях с выступами очередного участка совершает движение в окружном направлении, колеблется в радиальном направлении и смещается в осевом направлении вверх или вниз.

Такое перемещение каждого шара вверх и вниз относительно боковой поверхности паза обеспечивает равномерный износ его поверхности по всей высоте. Выполнение корпуса в виде двух чашеобразных дисков с расположенной между ними втулкой и установка дисков на хвостовике с зазором относительно втулки, обеспечивающим свободное прохождение шара, создает условия для свободного смещения шаровой загрузки в осевом направлении, способствуя равномерному изнашиванию боковой поверхности паза. В то же время шары верхних и нижних рядов, попадающие в процессе осевых смещений в зазор между диском и втулкой, выталкиваются из него центробежными силами, воздействуют на шаровую загрузку, уплотняя ее и ограничивая амплитуду ее колебаний, что способствует как равномерному изнашиванию боковой поверхности паза и дисков, так и увеличению частоты ударов шаров по обрабатываемой поверхности.

Ограничение угла наклона осей выступов и впадин величиной больше минус 30^о, но меньше 30^о обусловлено следующим.

Шары, находящиеся в полости кольцевого паза между его боковой поверхностью и обрабатываемой деталью, при их плотной упаковке, устанавливаются в кольцевые ряды и в то же время в ряды, для которых линия, проведенная через центры тяжести шаров, наклонена под углом минус 30^о или 30^о к образующим воображаемой поверхности, проходящей через центры тяжести шаров в зазоре между боковой поверхностью паза и обрабатываемой деталью.

При совпадении угла наклона продольных осей выступов и впадин на боковой поверхности паза с углом наклона рядов шаров в указанном зазоре, т. е. при выполнении выступов и впадин так, что их оси наклонены в образующим боковой поверхности паза под углом минус 30^о или 30^о возникает виброударный режим, характеризующийся большими импульсными нагрузками вследствие одновременного соударения шаров указанных рядов с выступами.

Наряду с этим совпадение шара выступов с шагом рядов шаров в окружном направлении приводит к возникновению резонансного режима, сопровождающегося еще большими импульсными нагрузками, так как одновременно в соударении с выступами могут участвовать практически все шары. Выполнение выступов и впадин так, что их оси наклонены к образующим боковой поверхности паза под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о предотвращает возникновение указанных режимов и уменьшает динамические нагрузки на привод раскатника.

Для чистовой обработки цилиндрических отверстий может быть использован раскатник, имеющий цилиндрическую втулку, а для конических отверстий коническую втулку.

На фиг. 1 изображен многорядный раскатник с цилиндрической втулкой, продольный разрез (пунктирной линией показана обрабатываемая деталь); на фиг. 2 многорядный раскатник с конической втулкой, продольный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 развертка боковой поверхности втулки, имеющей цилиндрическую форму.

Многорядный раскатник содержит корпус 1 с хвостовиком 2 и кольцевым пазом 3 на наружной поверхности, боковая поверхность 4 которого образована чередующимися выступами 5 и впадинами 6, а глубина паза 3 больше одного, но меньше 1,2 диаметра шара 7. Корпус выполнен в виде двух чашеобразных дисков 8 и 9 с расположенной между ними втулкой 10, при этом наружная боковая поверхность втулки является боковой поверхностью 4, ограничивающей паз. Диски 8 и 9 установлены на хвостовике с зазорами 11 и 12 относительно торцов втулки 10, обеспечивающими свободное прохождение шаров 7, расположенных в полости нижнего чашеобразного диска 9.

Выступы 5 и впадины 6 выполнены так, что их продольные оси 13 наклонены к образующим 14 боковой поверхности 4 паза 3 (фиг. 4) под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о (углы со знаком "минус" отсчитываются от направления образующей 14 в сторону вращения часовой стрелки). Боковая поверхность паза в окружном направлении представлена, по меньшей мере, двумя группами выступов и впадин, и в смежных группах наклона продольных осей выступов и впадин к образующим наружной поверхности втулки имеют различную величину.

Для обработки цилиндрических отверстий используется раскатник с цилиндрической втулкой 10 (фиг. 1), а для обработки конических отверстий соответственно с конической втулкой (фиг. 2).

Многорядный раскатник (фиг. 1) работает следующим образом.

Обрабатываемую деталь устанавливают неподвижно, раскатник ориентируют относительно отверстия детали и путем осевого перемещения вводят в отверстие. Глубина отверстия при этом должна быть равна или больше ширины паза. При вращении корпуса 1 шары 7 из полости нижнего чашеобразного диска 9 перемещаются под действием центробежных сил через зазор 12 в полость кольцевого паза 3. Находясь в полости кольцевого паза, шары 7 под воздействием выступов 5, оси 13 которых наклонены под углом больше минус 30^о, но меньше 30^о к образующим 14, движутся в окружном направлении, совершают колебательные движения в радиальном направлении, периодически ударяясь в обрабатываемую поверхность, а также смещаются в осевом направлении.

Вследствие того, что боковая поверхность 4 в окружном направлении представлена по меньшей мере двумя группами выступов и впадин и в смежных группах углы наклона осей 13 выступов 5 и впадин 6 к образующим 14 имеют различную величину смещения шаров 7 в осевом направлении приобретают периодический характер с амплитудой, достаточной для обеспечения равномерного по высоте изнашивания боковой поверхности 4. Шары 7 верхних и нижних рядов при смещении их в осевом направлении свободно перемещаются в зазоры 11 и 12. В то же время действующие на шары центробежные силы выталкивают шары из зазоров 11 и 12, воздействует на шаровую загрузку, уплотняя ее, и ограничивают амплитуду ее колебаний в осевом направлении. Это способствует как равномерному изнашиванию боковой поверхности паза 3 и дисков 8 и 9, так и увеличению частот ударов шаров по обрабатываемой поверхности.

При обработке протяженных цилиндрических отверстий с перемещением инструмента относительно детали в осевом направлении работа устройства не изменяется.

Изобретение может быть использовано для чистовой обработки цилиндрических и конических отверстий различного диаметра, а также для очистки поверхностей отверстий от окалины, ржавчины и других твердых материалов, подлежащих удалению.