УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к холодной обработке металлов и сплавов поверхностным пластическим деформированием с формированием микрорельефа и упрочнения поверхностного слоя и может быть использовано для упрочнения и чистовой обработки цилиндрических деталей.
Наиболее близким техническим решением из уровня техники по технической сути и назначению является устройство для упрочняюще-чистовой обработки деталей, содержащее обрабатывающий инструмент, выполненный в виде обоймы, сепаратора и деформирующих элементов, расположенный на подвижной платформой, и обкатник, жестко связанный с платформой, и расположенный перед обрабатывающим инструментом с возможностью отслеживания погрешностей формы обрабатываемой поверхности и соответствующего смещения платформы (Патент РФ №2146596, В24В 39/00, 2000 г.).
К недостаткам известного из уровня техники устройства, следует отнести формирование устройством недостаточно однородного упрочняющего поверхностного слоя, что приводит при эксплуатации детали к локальной концентрации напряжений, разрушению упрочняющего слоя и снижению эксплуатационных характеристик детали.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство является формирование более однородной структуры и равномерной толщины поверхностно-упрочненного слоя, что в итоге повысит эксплуатационные характеристики и износостойкость изделий.
Технический результат, соответствующий поставленной технической задаче, достигается за счет того, что в устройстве для упрочняющей поверхностной обработки цилиндрических деталей, содержащем основание с расположенным на нем составным корпусом с деформирующими элементами, выполненными в виде тел вращения и установленными в нем с возможностью вращения и механического воздействия на поверхность обрабатываемой детали с образованием на нем в процессе пластического деформирования поверхностного наклепа, согласно полезной модели, корпус выполнен вильчатой формы, установленный с возможностью поворота на оси основания по скользящей посадке, при этом деформирующие элементы выполнены в виде протяженных цилиндров, расположенных на взаимообращенных концевых участках корпуса, с возможностью воздействия на поверхность обрабатываемой детали в диаметрально противоположных локальных зонах.
Заявленное устройство для упрочняющей поверхностной обработки цилиндрических деталей поясняется графическими материалами, где:
- на фиг.1 схематично изображен продольный разрез заявленного устройства;
- на фиг.2 - размещение деформирующих элементов относительно продольной оси корпуса при поверхностном упрочнении детали.
Заявленное устройство для упрочняющей поверхностной обработки цилиндрических деталей содержит основание 1, с расположенным на нем корпусом 2 вильчатой формы, со встроенными деформирующими элементами 3 цилиндрической формы. При этом деформирующие элементы 3 расположены на взаимообращенных концевых участках корпуса 2, с возможностью вращения вокруг своих осей и воздействия на поверхность обрабатываемой детали в диаметрально противоположных локальных зонах.
Основание 1 размещается на оси 4 державки 5 по скользящей посадке с возможностью поворота составного корпуса 2 относительно державки 5 на величину колебаний в устройстве. В центральной зоне взаимообращенных элементов корпуса 2 установлены с возможностью поворота оси 6, а по обе стороны от осей 6 попарно установлены регулировочные винты 7 и 8, причем на регулировочных винтах 8 установлена система пружин 9 с возможностью настройки и регулирования величины натяга деформирующих элементов 3 относительно обрабатываемой детали.
Заявленное устройство для упрочняющей поверхностной обработки цилиндрических деталей на примере обработки валов работает следующим образом.
Державку 5, содержащую ось 4, на которой установлено основание 1 с размещенным на нем разборным корпусом 2 с деформирующими элементами 3, размещают в резцедержателе токарного станка. При этом деформирующие элементы 3 устанавливают в корпусе 2 под технологически регламентированным углом α к продольной оси устройства и симметрично относительно друг друга с возможностью равномерного воздействия на поверхность обрабатываемого вала в диаметрально противоположных локальных зонах. Обрабатываемый вал устанавливают в патроне токарного станка и размещают между деформирующими элементами 3 устройства. Регулировочными винтами 7 и 8 устанавливают соответственно максимально допустимую амплитуду колебаний устройства относительно державки 5 по оси 4 и заданную величину натяга, обеспечивающих технологически регламентированное усилие прижатия деформирующих элементов 3 к обрабатываемому валу в процессе его поверхностного упрочнения. При этом, величина натяга обеспечивается технологической настройкой системы пружин 9 регулировочных винтов 8.
Упрочняющая обработка вала начинается с размещения заявленного устройства относительно вала и его настройки на заданную величину натяга. При вращении вала вокруг своей оси происходит обкатка поверхности вала деформирующими элементами 3, которые воздействуют на поверхность вала технологически регламентируемым усилием, что приводит к пластической деформации поверхностного слоя и образованию наклепа. По мере локальной обработки поверхности вала заявленное устройство перемещают по длине вала со скоростью 0.01-0.1 диаметра вала в минуту. Упрочняющая обработка валов проводится с использованием СОЖ.
p
При обработке изогнутых валов, имеющих отклонения от прямолинейности оси - f, из-за колебаний корпуса 2 вокруг оси 4 относительно державки 5, обеспечивается равномерное усилие прижатия деформирующих элементов 3 к обрабатываемому валу в локальных зонах с противоположных сторон вала. При этом для обеспечения постоянного контакта деформирующих элементов 3 и обрабатываемого вала в локальных зонах длина цилиндрических деформирующих элементов l должна составлять не менее:
p
max
l>2f·sinα,
max
где f - максимальное отклонение оси вала от прямолинейности (осевое биение вала).
В отдельных случаях целесообразно размещать деформирующие элементы 3 на взаимообращенных концевых участках корпуса 2 асимметрично относительно друг друга. Поверхностное упрочнение валов при этом возрастает на 20-30% за счет формирования более неравновесной структуры упрочняющего слоя - наклепа.
Таким образом, конструктивные особенности заявленного устройства в сравнении с прототипом обеспечивают постоянную величину усилия прижатия деформирующих элементов 3 к обрабатываемому валу в двух противоположных локальных зонах технологически регламентированных размеров и, как следствие, получение поверхностного наклепа более равномерной толщины и однородной структуры по всей поверхности обрабатываемого вала, что повышает его эксплуатационные характеристики.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы полезной модели, обеспечивает получение заявленного технического результата - формирование более однородной структуры и равномерной толщины поверхностно-упрочненного слоя, что повышает эксплуатационные характеристики и износостойкость обрабатываемых деталей.
Анализ заявленной полезной модели на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата - формирование более однородной структуры и равномерной толщины поверхностно-упрочненного слоя, что повышает эксплуатационные характеристики и износостойкость обрабатываемых деталей.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для холодной обработке металлов и сплавов поверхностным пластическим деформированием с формированием микрорельефа и упрочнения поверхностного слоя и может быть использован для упрочнения и чистовой обработки цилиндрических деталей.
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.