УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам для вибрационной обработки поверхностей поверхностным пластическим деформированием или резанием с образованием на них регулярного микрорельефа.
Известно устройство - виброголовка, содержащая основание, на котором установлены привод возвратно-качательного движения и корпус с размещенными в нем державкой с инструментом и силовым механизмом, предназначенным для регулирования величины усилия вдавливания шара в обрабатываемую поверхность [1]. Недостатком известного устройства является значительная масса качающейся части головки и люфты в узле качания, что приводит к снижению качества обработки.
Известно устройство для вибрационной обработки поверхностей поверхностным пластическим деформированием [2]. Это устройство выполнено в виде основания, на котором установлены привод возвратно-качательного движения и жестко закрепленный корпус с размещенным в нем державкой с инструментом - алмазным наконечником и силовым механизмом. Привод возвратно-качательного движения кинематически связан с передней частью державки, при этом на последней выполнен участок в виде плоской пружины с малой поперечной жесткостью, предназначенный для обеспечения степени свободы в направлении вибрирования. Это позволяет получать на обрабатываемой поверхности детали регулярный микрорельеф в виде системы непрерывных синусоидальных канавок. Недостатком данного устройства является невозможность создания на обрабатываемой поверхности детали регулярного микрорельефа в виде системы дискретных некасающихся друг друга микровпадин (лунок), позволяющего улучшать эксплуатационные свойства поверхности.
Известно также устройство для вибрационной обработки поверхностей, состоящее из основания, на котором установлен привод возвратно-качательного движения и корпус с размещенной в нем державкой, на которой выполнен участок с малой поперечной жесткостью и имеется Г-образная часть с инструментом, смещенным относительно оси качания на постоянную величину [3]. Это позволяет получать на обрабатываемой поверхности дискретные микролунки в виде прерывистых полусинусоидальных канавок. Недостатком данного устройства является невозможность создания на обрабатываемой поверхности регулярного микрорельефа различной формы.
Задача полезной модели - создание универсального устройства для вибрационной обработки, позволяющего получать на обрабатываемой поверхности регулярный микрорельеф в виде непрерывных синусоидальных канавок или в виде дискретных углублений разнообразной серповидной формы поверхностным пластическим деформированием или резанием.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для вибрационной обработки поверхностей деталей, состоящем из основания, на котором установлены привод возвратно-качательного движения и корпус с размещенной в нем державкой, на которой выполнен участок с малой поперечной жесткостью и имеется Г-образный участок с инструментом, смещенным относительно оси качания державки, Г-образный участок державки выполнен разъемным, состоящим из горизонтальной части с инструментом и вертикальной части, которая снабжена стержнем, установленным по оси державки, на котором насажена горизонтальная часть с возможностью поворота ее вокруг стержня. При этом в горизонтальной части с противоположной инструменту стороны выполнено сквозное отверстие, в котором с натягом до упора в стержень установлен фиксатор для фиксации угла поворота горизонтальной части. Величина смещения инструмента относительно оси качания державки определяется в соответствии с выражением L≥2e·cosα, где е - амплитуда возвратно-качательного движения инструмента, α - угол поворота горизонтальной части Г-образного участка державки.
В зависимости от угла поворота горизонтальной части Г-образного участка державки в каждый период возвратно-качательного движения державки инструмент может не выходить или выходить за пределы обрабатываемой поверхности, в результате чего на ней образуется регулярный микрорельеф виде непрерывных или прерывистых синусоидальных канавок соответственно. Величина угла и направление поворота горизонтальной части Г-образного участка державки позволяет изменять величину и зону-прерывания исходной синусоидальной канавки.
На фиг.1 показано устройство для вибрационной обработки поверхности пластическим деформированием или резанием; на фиг.2 - схема формирования микрорельефа; на фиг.3 - конфигурации микроканавок при различных глубинах резания и углах поворота горизонтальной части Г-образного участка державки.
Устройство для вибрационной обработки (фиг.1) содержит основание 1 с закрепленным на нем корпусом 2, несущим державку 3 с вертикальной частью 5 и горизонтальной частью 4 Г-образного участка державки, в которой установлен инструмент с алмазным наконечником или резцом 8, смещенным относительно оси качания державки 3, а также направляющие 9, толкатель 10, кулачок 11, и электродвигатель 12. Фиксация и закрепление горизонтальной части 4 Г-образного участка державки 3 при ее развороте в пределах от 0° до 180° вокруг стержня 6 осуществляется фиксатором 7. Инструмент с державкой 3 и горизонтальной частью Г-образного участка державки 4 поджимается пружиной 13, сила натяжения которой регулируется винтом 14 и гайкой 15. Державка 3 может быть изготовлена из пружинной стали, а переходный участок 16, соединяющий ее вибрирующую часть с неподвижной частью, выполнен в виде плоской пружины - перемычки, за счет которой происходит вибрация не всей державки, а только ее Г-образного участка 4, 5 с инструментом 8. Зазоры между кулачком 11 и вибрирующей частью державки 3 выбираются винтом 17. После регулировки зазоров винтом 17 на толкатель 9 и вибрирующую часть державки 3 напрессовывается амортизатор, которым служит резиновая втулка 18. Цанга 19 с гайкой 20 служит для установки индикатора 21, измеритель которого касается штока 22, и устанавливает момент соприкосновения инструмента с обрабатываемой деталью и глубину микронеровностей.
Устройство работает следующим образом. Для заданной формы регулярного микрорельефа на обрабатываемой поверхности детали осуществляется поворот горизонтальной части 4 Г-образного участка державки 3 на требуемый угол а в диапазоне 0°…180° (α=90° - для микрорельефа в виде непрерывных синусоидальных канавок, 0°≤α<90° - для микрорельефа в виде прерывистых синусоидальных канавок), после чего горизонтальная часть 4 Г-образного участка державки 3 фиксируется фиксатором 7. Инструмент 8, закрепленный в горизонтальной части 4 Г-образного участка державки 3, подводится к поверхности обрабатываемой детали до соприкосновения и поджимается через винт 14 и гайку 15 пружиной 13. Момент соприкосновения инструмента 8 с поверхностью обрабатываемой детали и требуемая глубина канавок и дискретных микролунок определяются индикатором 21, который установлен с помощью цанги 19, гайки 20 в корпусе 2 и через шток 22 соединен с державкой 3. При вращении кулачка 11 от электродвигателя 12 через толкатель 10, закрепленный в направляющих 9, вызывается возвратно-качательное движение вибрирующей части державки 3 за счет деформации участка с малой поперечной жесткостью. Величина амплитуды осцилляции инструмента может изменяться в пределах 0,5…2,5 мм в зависимости от конкретных условий обработки, за счет изменения величины эксцентриситета кулачка 11. При этом, если величина амплитуды осцилляции превышает величину , где h - глубина канавок (микролунок), r - радиус качания, то происходит разрыв канавки (микролунки).
Фиг.1 вид А и фиг.2 поясняют механизм формирования микролунок. Так как инструмент 8, закрепленный на горизонтальной части 4 Г-образного участка державки 3, за счет поворота горизонтальной части Г-образного участка державки на угол α изменяет величину L от оси О качания переходного участка 16 державки, которая больше амплитуды е возвратно-качательного движения державки 3 от привода не менее чем на ширину d режущей части инструмента 8, то время соприкосновения режущей части инструмента 8 с поверхностью обрабатываемой деталью в правом и левом положениях за период осцилляции будет различным, что и приводит к разрыву формируемой синусоидальной канавки и образованию микролунок серповидной различной формы (фиг.3). Установка инструмента на требуемую глубину микролунки h осуществляется в крайнем правом положении осцилляции державки, если угол α менее 90°. При развороте горизонтальной части Г-образного участка державки на угол более 90° происходит изменение величины смещения инструмента от оси державки, при этом установка требуемой глубины микролунки осуществляется в крайнем левом положении осцилляции державки.
Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом является более универсальным и позволяет получать на поверхностях деталей оптимальный новый регулярный микрорельеф в виде непрерывных синусоидальных канавок или дискретных микроуглублений различного вида (фиг.3), для улучшения таких эксплуатационных свойств как гидроплотность, износостойкость, прирабатываемость, плавность хода, контактная жесткость, усталостная прочность и другие.
Источники информации.
1. Шнейдер Ю.Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства. -Л.: "Машиностроение", 1972. - С.46.
2. А.с СССР №996177. Устройство для вибрационной обработки поверхностей поверхностным пластическим деформированием./Я.И.Барац, А.Э.Кашелянский, В.В.Ларюшин и Р.К.Шапошник, опубл. 15.02.83, бюл. №6.
3. Патент на полезную модель №78113, МПК В24В 39/02, «Устройство для вибрационной обработки поверхностей» // Орлов B.C., Орлов В.И., Черепанов Д.В., Скрипкин А.А., опуб. 20.11.08, бюл. №32.