Устройство для отделочно-упрочняющей обработки

Устройство относится к машиностроению и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки деталей различной сложности и формы поверхностным пластическим деформированием.
Известно устройство для поверхностной отделочно-упрочняющей обработки (Шарико-стержневой упрочнитель) [Авторское свидетельство № 1230808, опубл. 15.01.1986 г., МПК B24B 39/04], изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки деталей различной формы методом поверхностно-пластическим деформированием. Устройство состоит из цилиндрического корпуса, снабженного зажимным элементом и поршнем. В корпусе свободно установлены цилиндрические стержни, упаковка которых представляет собой плотный пучок. Между поршнем и торцом пучка цилиндрических стержней расположен распределительный элемент в виде слоя стальных шаров. Для предварительного уплотнения стальных шаров использована пружина, упирающаяся в переходную втулку, служащую для соединения устройства с источником удара (не показан). Зажимной элемент предохраняет стержни от выпадения в нерабочем состоянии.
Недостатком данного устройства является, выпадение стержней при выходе инструмента за границы детали, что увеличивает время обработки.
Технической задачей является повышение производительности устройства за счет ограничения стержней сепаратором от выпадения.
Технический результат достигается за счет того, что устройство состоит из цилиндрического корпуса, снабженного верхним зажимным элементом и поршнем, нижнего зажимного элемента, цилиндрических стержней, упаковка которых представляет собой плотный пучок, распределительного элемента в виде слоя стальных шаров, пружин, упирающихся в переходной сепаратор, служащий для соединения устройства с источником удара, причем распределительный элемент расположен между поршнем и торцом пучка цилиндрических стержней. Для предварительного уплотнения стальных стержней использованы пружины, упирающиеся в переходной сепаратор, служащий для соединения устройства с источником удара. Зажимной элемент предохраняет цилиндрические стержни от выпадения в нерабочем состоянии.
На фиг. 1 изображена предлагаемая схема устройства ШСУ.
На фиг. 2 представлена схема устройства для реализации ППД: а) статическая; б) динамическая; в) комбинированная.
Устройство состоит из цилиндрического корпуса 4, снабженного верхним зажимным элементом 9 и поршнем 8, нижнего зажимного элемента 2, цилиндрических стержней 6, упаковка которых представляет собой плотный пучок, распределительного элемента 7 в виде слоя стальных шаров, пружин 5, упирающихся в переходной сепаратор 3, служащий для соединения устройства с источником удара, причем распределительный элемент 7 расположен между поршнем 8 и торцом пучка цилиндрических стержней 6.
Устройство для поверхностной отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.
Устройство подводится к детали (на фиг.1) цилиндрические стержни 6 поджимаются к обрабатываемой поверхности 1 с различной кривизной с предварительным усилием, определяемым параметрами пружины 5 и типом источника нагружения. При этом каждый из цилиндрических стержней 6 контактирует с участком поверхности 1 детали, а удерживающий сепаратор 3 освобождает цилиндрические стержни 6 и позволяет им свободно перемещаться вдоль оси. После включения источника удара через систему тел: поршень 8, распределительный элемент 7, цилиндрические стержни 6 на поверхность детали 1 передаются ударные импульсы, требуемой частоты. Схема и частота (нагружения удара, давления) определяется типом источника энергетического воздействия (удара, давления). Цилиндрические стержни 6, постоянно контактирующие с обрабатываемой поверхностью 1 детали различной кривизны, наносят многократные равномерные силовые воздействия (статические, динамические, комбинированные), упрочняют поверхность и поверхностный слой детали и изменяют ее шероховатость, микротвердость, остаточные напряжения.
В процессе обработки цилиндрические стержни 6 плавно перемещаются по обрабатываемой поверхности 1, постепенно упрочняя всю требуемую площадь. Скользя по поверхности 1 сферами цилиндрических стержней 6, пучок копирует профиль детали, а слой стальных шаров, из которых выполнен распределительный элемент 7, непрерывно жестко передает и распределяет ударную энергию на все цилиндрические стержни 6 и в то же время позволяет им свободно перемещаться в осевом направлении в зависимости от изменения профиля детали.
Теоретически передачу и распределение энергии силового воздействия на все цилиндрические стержни 6 можно осуществить через стальные шары, диаметр которых составляет 1,0—0,25 диаметра цилиндрических стержней 6. Для обеспечения контакта всех цилиндрических стержней 6 с шарами необходимо, чтобы диаметр шаров не превышал диаметр цилиндрические стержней 6. Кроме того, необходимо исключить высыпание и заклинивание шаров в пространстве между цилиндрическими стержнями 6 и у стенок корпуса 4. Использование шаров верхнего предела выбранного диапазона приводит к уменьшению потерь при передаче энергии силового импульса на цилиндрические стержни 6. Однако при этом возникает из-за несовпадения упаковки шаров и цилиндрические стержней 6 значительная неравномерность распределения нагрузки на все цилиндрические стержни 6. С уменьшением диаметра шаров равномерность распределения энергии удара на все цилиндрические стержни 6 возрастает и у нижнего предела диапазона практически все цилиндрические стержни 6 получают равный ударный импульс, но КПД при передаче ударов через слой мелких шаров заметно снижается. Оптимальным соотношением диаметров шаров и цилиндрические стержней 6 является предел (0,5÷0,63)⋅D, при котором достигаются относительно высокие показатели производительности равномерности распределения нагрузки на все стержни. При уменьшении диаметра стержня присутствует негативный фактор его недостаточной жесткости что привлечет к его поломке. Так же при увеличении диаметра стержня привлечёт изменение геометрических параметров стальных шаров, что приводит к несовпадению слоев шаров и цилиндрических стержней 6. Это негативно сказывается на работе устройства, может привести к заклиниванию.
Пример расчета конструктивных элементов:
(0,5÷0,63)⋅D, мм (1)
0,5⋅6=3 мм
0,55⋅6=3,3 мм
0,6⋅6=3,6 мм,
где D - диаметр стержня, мм.