Устройство для упрочнения наружных цилиндрических и эксцентриковых поверхностей распределительных валов лучом лазера

Решение относиться к обработке металлов лазерным лучом для их упрочнения.
Известно устройство для унрочнения распредвалов лучом лазера, состоящее из импульсного СОг генератора, зеркала (закреплённого под постоянным углом), фокусирующей линзы с ручным механизмом перемещения. Распредвал закрепляется в трёхкулачковом патроне, и приводиться во вращение с помощью червячного редуктора, пол чающего вращение от электродвигателя через клиноремённую передачу, (см.  Н.Н. и др. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1975).
Продольное перемещение распредвала относительно луча осуществляется механизмом, включающим стол с реечной передачей, в зацеплении с которой находиться шестерня, насаженная на вал и получающая вращение от клиноремённой передачи, которая через червячный редуктор получает вращение от электродвигателя.
Поперечное перемещение стола установки осуществляется вручную с помощью передачи винт-гайка и маховичка с рукояткой.
Данное устройство позволяет подавать на поверхность кулачка луч лазера, сфокусированный до 1,5 мм. При вращении вала на поверхности кулачка образуется кольцевая дорожка проплавления. Последовательно сдвигая деталь относительно луча продольной подачей стола на 4 мм, можно на поверхности кулачка получать микрорельеф, состоящий из нескольких кольцевых дорожек проплавления.
Педостатком данного устройства является то, что процесс нанесения микрорельефа дискретен и длителен во времени.
Решаемая задача - совершенствование конструкции устройства.
Технический результат - разработка непрерывного процесса упрочнения и сокращение времени обработки.
Этот технический результат достигается тем, что устройство для упрочнения наружных цилиндрических и эксцентриковых поверхностей распределительных валов лучом лазера, содержащий импульсный СОг генератор, зеркало, фокусирующую линзу, механизмы привода вращения обрабатываемой детали, а также продольного и поперечного перемещения стола устройства, снабжено v качающимся модулем лазера, состоящим из трубы, внутри которой закреплены подпружиненное зеркало и фокусирующая линза, а механизм качания выполнен из толкателей и кулачков, расположенных соосно на валу, получающем вращение от двигателя, причём толкатели постоянно поджаты к трубе с помощью пружины, а амплитуда колебаний луча лазера определена профилем кулачков
ь вханизма качания.
Устройство содержит:
импульсный СО2 генератор 1, качающий модуль 2 лазера, пружину 3, поджимающл1ю зеркало 4 к толкателю 5. Фокусирующая линза 6 снабжена механизмом перемещения 7 в виде винтовой пары. Зеркало 4 и линза 6 помещены в трубу 8 и образуют вместе с ней качающий модуль 2. Кулачки 9 и 10 задают движение качающему модулю 2. Электродвигатель 11 приводит в движение вал кулачков 9 и 10, на котором они расположены соосно. Пружина 12 прижимает качающий модуль 2 к толкателям кулачков 9 и 10. Ось качания модуля 13. Электродвигатель 14 приводит в движение стол 15 (продольного и поперечного перемещения) с помощью системы червячного редуктора 16 и реечной передачи 17. 18 - механизм вращения обрабатываемой детали 19, включающий червячный редуктор, клиноременную передачу 20 и привод 21.
Устройство работает следующим образом:
Обрабатываемую деталь 19, например кулачек или распредвал устанавливают в центрах механизма вращения 18. Фокзсируют луч лазера на обрабатываемой поверхности кулачка или шейки распредвала с помощью зеркала 4 и линзы 6 модуля 2 . Затем включают привод 21 механизма вращения 18 обрабатываемой детали, привод 11 качания модуля 2 и привод 14 продольного перемещения стола 15с вращающейся деталью 19. В результате происходит последовательная обработка лучом лазера поверхностей всех кулачков и шеек распредвала. Задаваясь различной частотой вращения вала с кулачками 9 и 10, создают различную частоту отклонений луча лазера, а, изменяя, конфигуращ1ю кулачков 9 и 10, изменяют амплитуду колебаний, которая, однако, не должна превышать ширину кулачка или шейки распредвала. При этом корректировка режима обработки при переходе луча лазера с поверхности кулачка на шейку расредвала, при необходимости, осуществляется с помощью винтовой передачи.
Применение предлагаемого устройства, позволяет значительно повысить производительность и качество обрабатываемой поверхности за счёт локального упрочнения при оплавлении микронеровностей (шероховатости) поверхностей кулачков и шеек и образования при этом, регулярного микрорельефа (синусоидальных канавок для смазки) по всей ширине кулачка или шейки за один оборот распредвала. Испытания показали повышение износостойкости упрочнённых поверхностей в 5 и более раз.
(