ТРЕХРОЛИКОВАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение обносится к области машиностроения, в частности к устройствам для электромеханического упрочнения деталей, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для финишной обработки и упрочнения деталей машин.
Известен инструмент для электромеханической упрочняющей обработки (патент №1776547, МПК В 24 В 39/00), который имеет сборный ролик, состоящий из элементов, имеющих различное удельное сопротивление и из неэлектропроводного элемента. Недостатком известного инструмента является то, что усилие прижатия упрочняющих элементов зависит от силы прижатия деформирующего элемента, осуществляется одной пружиной и не может регулироваться.
Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для электромеханического упрочнения деталей (патент №1532277, МПК В 24 В 39/00), содержащее державку с расположенными на одной оси подпружиненными упрочняющими элементами и подпружиненным деформирующим элементом. Известное устройство не может быть применено при обработке неровных и конических поверхностей и обеспечивает низкую эффективность процесса упрочнения. Основным недостатком рассматриваемого устройства является отсутствие возможности регулировки усилия прижатия упрочняющих элементов к детали.
Предложена головка для электромеханической упрочняющей обработки деталей, содержащая корпус с подпружиненными отдельными пружинами упрочняющими элементами и расположенный между ними подпружиненный деформирующий элемент, токопровод, при этом упрочняющие и деформирующий элементы установлены с возможностью вращения, отличающаяся тем, что деформирующий и упрочняющие элементы выполнены в виде
трех отдельных роликов, расположенных на разных осях, усилие прижатия деформирующего ролика задается винтом с использованием специальной шкалы, а усилие прижатия упрочняющих роликов задается независимо друг от друга винтовым затяжным механизмом.
Предлагаемая головка позволяет обрабатывать поверхности разнообразной формы, в том числе неровные и конические поверхности за счет расположения упрочняющих и деформирующего роликов на разных осях и за счет регулируемого усилия прижатия каждого ролика к упрочняемой поверхности отдельными пружинами. Кроме того, такое расположение роликов позволяет концентрировать термомеханическое воздействие на деталь, т.е. на упрочняющей поверхности детали создается более высокая температура нагрева и повышается качество обрабатываемой поверхности. Закрепление головки в суппорте токарного станка позволяет производить обработку наружных поверхностей деталей разных размеров на одном станке. Это снижает количество изготавливаемых устройств и применяемых станков.
Для пояснения описываемого устройства на фигуре 1 приведена схема трехроликовой головки.
Головка для электромеханического упрочнения поверхностей деталей (фиг.1) состоит из выполненных в виде роликов упрочняющих элементов 2 и 3, к которым подводится напряжение различной полярности, например, на элемент 2 - положительный потенциал, а на элемент 3 - отрицательный. Возможна подача переменного напряжения. Подача тока осуществляется от источника питания, например, силового трансформатора (не показан) через винты 4 и 5 и кабель 6 и 7 на боковые части корпуса 8. Центральная часть корпуса изолирована от прохождения тока при помощи прокладок 9 и 10, а подвижные элементы смазаны меднографитовой смазкой. Посредине упрочняющих элементов 2 и 3 установлен деформирующий элемент 1, выполненный в виде ролика из токонепроводящего материала, например, минералокерамики. Упрочняющие элементы 2 и 3 устанавливаются через
изолирующие втулки 11 и 12 в отверстия в валах 13 и 14, которые в свою очередь устанавливаются в корпус 8. Расположенные описанным образом ролики 1, 2 и 3 контактируют с деталью 15. Для обеспечения регулируемого не зависящего от силы прижатия деформирующего элемента усилия прижатия упрочняющих элементов 2 и 3 к детали 15 установлены пружины 16 и 17, причем это усилие может регулироваться гайками 18, 19, 20 и 21, а для предотвращения проворачивания валов 13 и 14 на них выполнены пазы, в которые устанавливаются штифты 22 и 23 как показано на фиг.1. Усилие прижатия деформирующего элемента 1 к детали 15 обеспечивается пружиной 24 и может задаваться при помощи винта 25 с использованием шкалы 26, каждое деление которой соответствует определенной величине усилия. Корпус 8 имеет отверстие 27, позволяющее закреплять головку в суппорте токарного станка
Головка для электромеханической упрочняющей обработки поверхностей деталей работает следующим образом.
Головку закрепляют в суппорте станка (не показано). На упрочняющие элементы 2 и 3 подают ток 300-1000 А напряжением 1,5-5 В. Устройство вводят в контакт с обрабатываемой деталью 15 до создания усилия прижатия деформирующего элемента 1 в требуемых пределах, при этом усилие прижатия упрочняющих роликов 2 и 3 определяется жесткостью пружин 16 и 17.
Разогрев поверхности в зонах контакта упрочняющих элементов 2 и 3 осуществляют до температуры, превышающей температуру фазового превращения материала детали (для стали это 800-1000°С). Зона контакта деформирующего элемента 1 разогревается за счет электросопротивления материала детали 15 до различных температур в зависимости от необходимой обработки. Так для преимущественно механической обработки при низкотемпературной термомеханической обработке деформирующим элементом 1, температура зоны контакта разогревается до 200-600°С. Для высокотемпературной термомеханической обработки деформирующим элементом 1 зона контакта разогревается до 700-1300°С. Температура зоны
контакта деформирующего элемента 1 определяется его шириной, т.е. при широком элементе 1 температура зоны контакта будет низкой, а при узком элементе 1 температура высокая. После этого станку задают рабочую подачу и вращение детали 15, и головка обрабатывает поверхность детали 15.
За счет пластической деформации разогретого поверхностного слоя детали 15 и последующего быстрого охлаждения при отводе тепла вглубь детали или при обработке ее закалочной средой ее поверхностный слой становится более гладким и твердым - происходит высокотемпературная термомеханическая обработка с последующей закалкой.
Таким образом, предлагаемая головка для электромеханической упрочняющей обработки поверхностей деталей позволяет обрабатывать поверхности разнообразной формы, в том числе различные неровные и конические поверхности, т.е. обеспечивается расширение технологических возможностей устройства. Кроме того, предлагаемая головка позволяет повысить эффективность процесса упрочнения поверхностного слоя деталей, повысить качество поверхностного слоя детали и снизить количество изготавливаемых устройств и применяемых станков.