Дорн для поверхностного пластического деформирования отверстий

Решение относится к технологии машиностроения, в частности, к сборным устройствам поверхностного пластического деформирования дорнованием отверстий деталей из сталей и сплавов.
3
Известен комбинированный инструмент (а. с. на полезную модель 14540 РФ, МКИ 7В24В 39/00 от 10.08.2000, Бюл. № 22) для обработки внутренних цилиндрических поверхностей, содержащий оправку, на которой расположены блоки: режущий, зачистной и деформирующий, а деформирующий установлен с возможностью поступательного перемещения по оправке, причем деформирующий блок выполнен в виде чередующихся элементов тарельчатых пружин и шайб с отверстиями для подачи суспензии.
Однако элементы тарельчатых пружин деформирующего (дорнующего) блока расположены на одной ступени вала, что не позволяет настроить каждый из деформирующих элементов тарельчатой пружины на соответствующее положение по оси вала, учитывающее волну внеконтактной деформации при дорновании.
В качестве прототипа принят деформирующий инструмент для импульсного упрочнения отверстий (патент РФ № 2355554 В24В 39/02 от 20.05.09, Бюл. № 14), содержащий собранные в пакет тарельчатые пружины, выполненные с торцевой конической поверхностью, радиальными пазами и центральным отверстием, шток, на котором расположены тарельчатые пружины с возможностью их продольного перемещения и изменения угла конуса их торцевой поверхности и боек, при этом тарельчатые пружины выполнены с возможностью восприятия импульсной нагрузки от бойка, прогиба на величину f, увеличения их диаметра и обеспечения направления импульсной нагрузки по нормали к обрабатываемой поверхности, причем величина прогиба тарельчатых пружин f определена из следующего выражения:
где диаметр обрабатываемого отверстия заготовки, мм;
натяг при упрочнении;
диаметр отверстия тарельчатой пружины;
и угол конуса торцевой поверхности тарельчатой пружины соответственно в рабочем нагруженном и свободном состоянии, град;
наружный диаметр тарельчатой пружины в свободном ненагруженном состоянии.
Недостатком деформирующего инструмента для импульсного упрочнения отверстий по прототипу является близкое расположение тарельчатых пружин, что не учитывает волны внеконтактной деформации, формирующиеся перед и после каждой деформации, а также низкая стойкость деформирующего инструмента.
Задачей предлагаемого решения является улучшение шероховатости поверхности и качества поверхностного слоя при обработке поверхностным пластическим деформированием отверстий дорнованием.
Технический результат – улучшение шероховатости поверхности и качества поверхностного слоя за счет независимого расположения деформирующих элементов, позволяющего более точно совместить зоны внеконтактной деформации с последующими деформирующими элементами, изменяющиеся в процессе обработки, а также повышение стойкости устройства в целом.
Технический результат достигается тем, что предложен дорн для поверхностного пластического деформирования отверстий, содержащий деформирующие блоки, включающие пружины, резьбовые шайбы и деформирующие элементы, причем деформирующие элементы прижаты пружинами с помощью резьбовых шайб к торцам предыдущей ступени ступенчатой оправки.
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство.
Устройство представляет собой закрепленные и прижатые пружинами 1 с помощью резьбовых шайб 2 к торцам предыдущей ступени ступенчатой оправки 3 деформирующие элементы 4 дорна, выполненные в форме толстостенных тарелок.
Наружный диаметр последующего деформирующего (дорнующего) элемента 4 больше на величину натяга на деформирующий элемент при дорновании. Число деформирующих элементов 4, как и число, диаметрально уменьшающихся ступеней оправки 3 может быть две или три, так как при большем их количестве с соответствующим натягом на каждый деформирующий элемент происходит перенаклеп поверхностного слоя отверстия.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Перед началом поверхностного пластического деформирования настраивают положение каждого деформирующего элемента 4 на соответствующей ступени оправки 3 и фиксируют резьбовыми шайбами 2 сжатие пружин 1. При настройке на расстояние между деформирующими элементами 4 учитывают волны внеконтактной деформации, образующиеся в процессе поверхностного пластического деформирования как перед, так и после каждого деформирующего элемента.
Данное решение позволяет с аккумулировать энергию сжатия пружин для дальнейшего ее использования в процессе дорнования, а расположенные на разных ступенях оправки настроенные деформирующие элементы, выполняют роль независимых дорнов, что позволяет более точного совместить зоны внеконтактной деформации и повысить качество шероховатости и поверхностного слоя отверстия.
а
а
ост
В результате шероховатость поверхности уменьшается с R=0,16…0,32 мкм до R=0,06…0,08 мкм и формируется упрочненный поверхностный слой отверстия с остаточными напряжениями сжатия σ=400…700 МПа.