УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к металлобработке, а именно к устройствам для поверхностного пластического деформирования (ППД), преимущественно металлических поверхностей деталей машин и может быть использована для отделочно-упрочняющей обработки поверхностей металлических деталей, в том числе с покрытиями различного типа.
Известно устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус, выполненный в виде вилки, в котором установлен на неподвижной оси через подшипник качения деформирующий ролик. (Шнейдер Ю.Г. Инструмент для чистовой обработки металлов давлением - Л.: Машиностроение, 1970 г., с.48-49).
Это устройство просто в изготовлении, дешево и надежно в работе.
Однако ввиду отсутствия в устройстве упругого элемента и жесткого контакта деформирующего ролика с поверхностью детали, такие дефекты как волнистость, неравномерная твердость металла заготовки или покрытия, приводят к значительному колебанию давления в зоне обработки. Это способствует колебанию степени упрочнения металла детали и разбросу величины шероховатости. что приводит к колебанию прочностных свойств деталей.
При обработке поверхностей, имеющих неоднородную твердость различных участков, ввиду разной величины внедрения деформирующего элемента в поверхность и большой частоты срабатывания нагружающей системы устройства возможно возникновение вибрации (автоколебаний), особенно на больших скоростях обработки. Это приведет к еще большему разбросу величины степени упрочнения металла и шероховатости поверхности.
Известно также устройство для поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус, подпружиненную упругим элементом (цилиндрическая пружина) вилку, в которой установлен вращающийся на оси деформирующий ролик. Это устройство является более совершенным, т.к. позволяет стабилизировать давление в зоне обработки благодаря наличию упругого элемента, позволяющего частично компенсировать геометрическую форму заготовки, волнистость и колебания твердости поверхности, уменьшить величину разброса степени упрочнения и шероховатости поверхности. (Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, с.82-83). Ввиду относительно малой частоты срабатывания устройства и малой жесткости упругого элемента возможно значительное колебание усилия обкатыванияи давления в зоне обработки, возникновение вибраций
(автоколебаний) особенно на больших скоростях обработки. Таким образом, рассмотренное устройство не исключает возникновение вибраций в процессе обработки, которые будут способствовать ухудшению качества формируемой поверхности.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение качества обрабатываемых поверхностей деталей методом ППД, повышение производительности обработки, за счет стабилизации давления в зоне обработки и подавления (гашения) вибраций (автоколебаний), возникающих при работе.
Средство достижения поставленной задачи состоит в том, что в известном устройстве содержащем корпус, подпружиненную упругим элементом вилку с установленным в ней вращающимся на оси деформирующим роликом, для увеличения и стабилизации частоты срабатывания, жесткости нагружающей системы устройства, ускорения реакции деформирующего элемента на неровности обрабатываемой поверхности, стабилизации давления в зоне обработки, дополнительно установлен параллельно упругому элементу демпфирующий элемент в виде гидроаммортизатора, в поршне которого выполнено дросселирующее отверстие. Тем самым значительно уменьшается вероятность возникновения вибрации (автоколебаний) в широком диапазоне режимов обработки, обеспечивается стабильное качество обработанной поверхности и высокая производительность обработки.
На чертеже схематично представлена конструкция предлагаемого устройства. Она содержит корпус 1, деформирующий ролик 2 вращающийся на оси 3, установленный в вилке 4, к которой прикреплен упругий элемент в виде пружины 5 и демпфирующий элемент в виде гидроаммортизатора 6. Внутри гидроаммортизатора в жидкой среде 7 перемещается поршень 8, имеющий дросселирующее отверстие 9. Деформирующий ролик 2 контактирует с поверхностью обрабатываемой детали 10.
Обработку с помощью предлагаемого устройства выполняют следующим образом. Деформирующий ролик 2 подводят к обрабатываемой поверхности детали 10 и дают предварительный натяг. В результате чего пружина 5 сжимается на некоторую величину, а поршень 8 гидроаммортизатора 6 перемещается на эту же величину. При осуществлении обрабатываемой деталью 10 движения подачи, в направлении стрелки V деформирующий ролик 2 внедренный в поверхностный слой детали на определенную глубину, перекатывается по нему. В результате чего происходит сминание микрорельефа исходной поверхности. В случае набегания деформирующего элемента на аномальную зону участка обрабатываемой поверхности (повышенная или пониженная твердость, рыхлоты, скопление раковин
и др.) колебания силы реакции N со стороны обрабатываемой поверхности стремятся переместить его в направлении нормальном к обрабатываемой поверхности. Пружина 5 либо сжимается, либо разжимается, не давая раскрыться стыковому соединению "поверхность детали - поверхность деформирующего ролика", а благодаря силе сопротивления Рс обусловленной скоростью перемещения поршня 8 в жидкой среде 7, находящейся в корпусе гидроаммортизатора, скорость (частота) срабатывания и жесткость нагружающей системы устройства остаются постоянными в довольно широком диапазоне изменения режимов обработки. Это способствует устранению вибраций, которые могут возникать в процессе обработки, повышению качества и производительности обработки. Скорость перемещения поршня 8 определяется величиной диаметра дросселирующего отверстия 9. Предлагаемое устройство для обработки ППД позволяет подавлять возникающие вибрации (автоколебания) и стабилизировать давление в зоне обработки в широком диапазоне усилий и скоростей обкатывания.
Предлагаемое устройство опробовано при обработке кольцевой плоскости диска сцепления нажимного из чугуна марки СЧ24, твердостью НВ 170...190. Требуемая шероховатость по чертежу Ra<0,5 мкм. Исходная шероховатость поверхности диска сцепления после точения, под обработку ППД находилась в пределах Ra=0,73-0,84 мкм. ППД кольцевой поверхности диска было осуществлено профильным роликом с наружным диаметром 0 45 мм на токарном фронтальном п/автомате мод. СБ3680. Обработка проводилась на следующих режимах:
-1
- частота вращения детали, n=1000 мин;
- скорость обработки, V=500-755 м/мин;
в
- усилие обработки, Р=520Н;
м
- подача на оборот детали. So=0,06 мм/об. Машинное время обработки кольцевой плоскости диска составило t=0,75 мин.
При отключенном гидроаммортизаторе 6 шероховатость обработанной ППД поверхности диска сцепления находилась в пределах Ra=-0,45-0,56 мкм, а при параллельном соединении гидроаммортизатора 6 и пружины 5 (согласно предлагаемого способа) шероховатость обработанной ППД поверхности составила Ra=0,36-0,42 мкм. Таким образом, применение предлагаемого устройства для отделочно-упрочняющей обработки металлических поверхностей ППД позволяет повысить качество обрабатываемых поверхностей деталей, уменьшить величину их шероховатости.