ВЫГЛАЖИВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С ОХЛАЖДЕНИЕМ ИНДЕНТОРА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции инструмента для обработки металлов поверхностным пластическим деформированием - выглаживанием.
При наноструктурирующей обработке металлов выглаживанием с высоким фрикционно-силовым и скоростным нагруженном поверхностного слоя из-за перегрева в очаге деформации материала заготовки и инструмента происходит повреждение поверхности и повышенный износ инструмента.
Для уменьшения изнашивания инструмента, обеспечения качества обрабатываемой поверхности и увеличения производительности процесса применяют смазочно-охлаждающее технологическое средство (СОТС). В зависимости от условий технологического процесса, свойств материала инструмента и заготовок подачу СОТС в зону обработки осуществляют несколькими способами: свободно падающей струей, под давлением через сопловые насадки, в распыленном состоянии (в виде струи воздушно-жидкостной смеси). Применение СОТС требует установки дополнительного оборудования.
Известны конструкции металлорежущих инструментов, содержащих каналы для подачи технологической жидкости: режущий инструмент, выходная часть канала которого выполнена капиллярной (а.с. №1787743); резец, содержащий державку с отверстием для подвода технологической жидкости в радиальные полости между кольцевыми пластинами (патент RU №2014169).
Известен давильный инструмент, содержащий смонтированный на оси с возможностью свободного вращения ролик с узлом подачи СОТС в зону обработки. Ролик выполнен полым, на наружной поверхности расположены отверстия, оси которых перпендикулярны продольной оси ролика. Ролик устанавливают на неподвижной оси, выполненной с центральным продольным и поперечными отверстиями для подачи СОТС под давлением в полость ролика (патент RU №2409443).
При исследовании уровня техники инструментов, предназначенных для выглаживания поверхностей, содержащих конструктивные элементы для подачи смазочно-охлаждающей технологической жидкости одновременно в полость инструмента и на обрабатываемую деталь, не обнаружено. Наиболее близким является выглаживатель, состоящий из корпуса, индентора, набора тарельчатых пружин, гайки, резинового уплотнения, установленного на гайке, надетой на индентор резиновой втулки, установленной в корпусе, в котором налита низкокипящая жидкость (патент на полезную модель №62554). В результате наличия охлаждения индентора низкокипящей жидкостью, налитой в корпус, выглаживатель может работать с более высокими скоростями выглаживания.
Недостатком является повышенный износ и выкрашивание рабочей части инструмента из-за высокой температуры рабочей части индентора, обусловленной температурой кипения жидкости.
Для существенного снижения изнашивания инструмента за счет интенсификации отвода тепла из очага деформации в инструмент путем одновременного эффективного охлаждения рабочей части индентора и его корпуса, корпуса инструмента и обрабатываемой поверхности, предлагается выглаживающий инструмент с охлаждением индентора, состоящий из корпуса, индентора, надетой на индентор резиновой втулки, установленной в корпусе, пружины, резинового уплотнения. Рабочая часть индентора выполнена из материала с высокой теплопроводностью 200…600 Вт/М*°К, в корпусе выглаживающего инструмента установлена трубка для нагнетания СОТС в полости корпуса и индентора и далее через выполненные в инденторе сквозные отверстия в зону контакта инструмента с заготовкой.
При увеличении фрикционно-силовых и скоростных параметров режима выглаживания (коэффициент трения, сила выглаживания) и радиуса индентора для обеспечения эффективности охлаждения индентора количество отверстий увеличивается.
На фиг.1 изображен выглаживающий инструмент с охлаждением индентора. На фиг.2 - разрез А-А.
Выглаживающий инструмент с охлаждением индентора содержит корпус 1, индентор 2 с рабочей частью 3, установленный в резиновой втулке 4, полость 5 индентора 2 и полость 6 корпуса 1 выглаживающего инструмента заполнены СОТС, трубку 7 для подачи СОТС под давлением до 1,5 МПа, пружину 8, резиновое уплотнение 9, втулку 10. В инденторе выполнены сквозные отверстия 11. Количество отверстий выбирается в зависимости от фрикционно-силовых параметров выглаживания и радиуса индентора. В процессе обработки выглаживающим инструментом с охлаждением индентора, у которого рабочая часть индентора выполнена из материала с высокой теплопроводностью 200…600 Вт/М*°К, например поликристаллического кубического нитрида бора (Твердость и прочность высокочистых поликристаллических материалов кубического нитрида бора. Петруша И.АП. Смирнова Т.И., Осипов А.С., Стратийчук Д.А., Шишонок Н.А.), охлаждение обеспечивает снижение предельного значения температуры рабочей части до уровня 150°.
Предлагаемая конструкция выглаживающего инструмента с охлаждением индентора интенсивно отводит выделяемое тепло из зоны контакта за счет одновременного охлаждения СОТС индентора снаружи через сквозные отверстия 11 и изнутри за счет проходящей под давлением в полостях корпуса выглаживателя 6 и индентора 5 СОТС.
Работает выглаживающий инструмент с охлаждением индентора следующим образом. По трубке 7 под давлением 1,5 МПа подают СОТС, которая заполняет полость 6 корпуса 1, затем полость 5 индентора 2, далее через сквозные отверстия 11 выходит из индентора в зону контакта инструмента и заготовки, охлаждая индентор 2 и рабочую часть индентора. Когда из сквозных отверстий 11 начинает поступать СОТС, инструмент подводят к заготовке 12 и сообщают инструменту и заготовке 12 движение в соответствии с заданными параметрами режимов выглаживания. При рабочем движении инструмента происходит интенсивное охлаждение индентора 2 снаружи и изнутри. Резиновая втулка 4 демпфирует колебания индентора.
Применение предлагаемой конструкции выглаживающего инструмента с охлаждением индентора позволит увеличить срок службы инструмента и скорость наноструктурирующей обработки в 2-3 раза.