ИНСТРУМЕНТ СО ВСТРОЕННОЙ СИСТЕМОЙ КОНТРОЛЯ РЕЖИМОВ ВЫГЛАЖИВАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции инструментов, используемых для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей выглаживанием с контролем силы выглаживания, силы трения и виброперемещений индентора во время обработки.
В настоящее время отсутствуют обоснованные теоретические и практические подходы к созданию инструмента и назначению режимов выглаживания, обеспечивающих существенное повышение структурных свойств поверхностного слоя и достижение параметров шероховатости Ra менее 0,01 мкм. Предлагаемый инструмент необходим для оптимизации режимов обработки посредством контроля силы выглаживания, силы трения и виброперемещений индентора инструмента в процессе выглаживания.
Известен выглаживающий инструмент, содержащий державку со сквозным отверстием, в которую ввинчены регулировочный винт-упор и резьбовая втулка, внутри которой установлены резиновая втулка, индентор, пружина. По выполненной на державке шкале регулировочным винтом-упором, воздействующим через вставку на пружину, устанавливают силу выглаживания (патент на полезную модель №114433).
Недостатком является невозможность измерения виброперемещений (глубины внедрения) индентора инструмента в процессе обработки.
Наиболее близким является выглаживатель с оптоэлектронным датчиком виброперемещений индентора, содержащий корпус, втулку, в которой установлены индентор, уплотнительное резиновое кольцо, пружина, регулировочный винт. На корпусе закреплен оптоэлектронный датчик контроля амплитуды виброперемещений индентора со световодом, блоком электроники с индикаторами начального зазора, максимально допустимой величины амплитуды виброперемещений индентора и толкатель, во внутреннем отверстии которого с установленным зазором размещены светоотражающий торец индентора и торец световода оптоэлектронного датчика виброперемещений индентора (патент на полезную модель №97671).
Недостатком выглаживателя является невозможность измерения силы выглаживания и силы трения в процессе обработки, что не позволяет управлять структурными свойствами поверхностного слоя.
Для повышения качества обрабатываемой поверхности деталей путем оптимизации режимов обработки за счет управления силой выглаживания и силой трения, в зависимости от виброперемещений индентора инструмента, предлагается инструмент со встроенной системой контроля режимов выглаживания, содержащий корпус, регулировочный винт, втулку, в которой установлены индентор, уплотнительное резиновое кольцо и пружина. На корпусе закреплен оптоэлектронный датчик контроля амплитуды виброперемещений индентора со световодом, блоком электроники и толкатель, во внутреннем отверстии которого с установленным зазором размещены светоотражающий торец индентора и торец световода оптоэлектронного датчика виброперемещений индентора. Инструмент дополнительно содержит установленный во втулке и жестко связанный с индентором двухкомпонентный динамометр. Двухкомпонентный динамометр и блок электроники оптоэлектронного датчика соединены с многоканальным аналого-цифровым преобразователем, информация с которого передается на компьютер.
Для формирования структуры с нанокристаллами в поверхностном слое обрабатываемой детали необходимо взаимосвязанное управление силой трения и глубиной внедрения индентора. Для этого необходим двухкомпонентный динамометр, фиксирующий силу выглаживания и силу трения в диапазоне (10…1000) Н с погрешностью не более 10 Н и оптоэлектронный датчик, фиксирующий внедрение индентора с погрешностью не более 0,2 мкм в диапазоне (0,5…50) мкм.
Двухкомпонентный динамометр, установленный внутри втулки, позволяет получать информацию о величине и изменении силы выглаживания и силе трения, своевременно проводить их корректировку, поддерживая оптимальные параметры процесса выглаживания, что обеспечивает высокое качество обработки деталей.
На фиг.1 изображен инструмент со встроенной системой контроля режимов выглаживания.
Инструмент содержит корпус 1, в котором размещены резьбовая втулка 2 с установленными в ней индентором 3, уплотнительным кольцом 4, пружиной 5; толкатель 6, положение которого закреплено регулировочным винтом 7. На корпусе инструмента 1 жестко зафиксирован винтом 8 корпус 9 оптоэлектронного датчика контроля виброперемещений индентора, в котором размещены световод 10, блок электроники 11. Торец индентора 3 со светоотражательной поверхностью, и торец световода 10 могут быть установлены с начальным зазором Д=(0,05…0,15)мм в зависимости от дискретности перемещений рабочего органа станка, биения, волнистости и других отклонений детали после предварительной обработки в направлении оси индентора инструмента и от условий контакта инструмента и детали (геометрии поверхности обрабатываемой детали). Во втулке 2 установлен двухкомпонентный динамометр 12, выходной электрический сигнал с которого по проводам 14, проходящим через пробку 13, установленную в корпусе 1 и втулке 2, передаются на многоканальный аналого-цифровой преобразователь 15, на который поступает сигнал и с блока электроники 11, затем информация с аналого-цифрового преобразователя выводится на компьютер 16.
Работает инструмент следующим образом.
Предварительно настраивают силу выглаживания: сжимают пружину 5 винтом 7. Фиксируют винтом 8 корпус 9 оптоэлектронного датчика на корпусе 1. Рабочую поверхность индентора 3 подводят к поверхности обрабатываемой детали и создают рабочий зазор Д. При контакте обрабатываемой заготовки с индентором 3 электрические сигналы с двухкомпонентного динамометра 12 о величине силы выглаживания и силы трения поступают на многоканальный аналого-цифровой преобразователь 15 и выводятся на компьютер 16. В процессе выглаживания глубину внедрения (виброперемещения) индентора можно оценить по фактическому значению зазора Д, а по сигналу с двухкоординатного динамометра можно контролировать и устанавливать посредством винта 7 соответствующие значения силы выглаживания и силы трения, для обеспечения требуемых режимов выглаживания.
Применение предлагаемой конструкции инструмента позволит повысить физико-механические свойства и качество обработанной поверхности детали.