УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ И ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ВРАЩЕНИЕМ РЕЗЦОВОГО БЛОКА

Предлагаемое устройство относится к комбинированным устройствам для совмещенной режуще-деформирующей обработки и может быть использовано в машиностроительной промышленности при изготовлении штоков пневмо- и гидроцилиндров для: автомобилестроения, дорожностроительных машин, тракторов, а также труб атомных реакторов и т.д.
Наиболее эффективно использование данного устройства в тех случаях, где требуется обеспечить высокопроизводительную обработку с получением необходимой точности и высоким качеством поверхности, особенно при обработке протяженных цилиндрических деталей из горячекатаных заготовок. Длина деталей может иметь размеры в пределах от 200 до 8000 мм при диаметральных размерах от 20 до 160 мм.
Из уровня техники известны устройства для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием для обработки гладких валов, в которых деталь зажимается передним и задним центрами, обеспечивающими вращение детали с передачей крутящего момента, превышающего силы резания, создаваемые режущими элементами и силы от обкатывания детали деформирующими элементами.
Например, известно устройство для комбинированной обработки цилиндрических поверхностей по авторскому свидетельству (SU 831583 от 23.05.1981 г.), которое включает режущую и деформирующую части, а для повышения жесткости системы направляющая поверхность выполнена в виде полого вала, внутри которого установлен подпружиненный центр, при этом в устройстве используется один резец и отсутствует возможность обеспечить высокую жесткость длинных валов, особенно на заключительных этапах обработки, такая система не позволяет обеспечивать высокоэффективное условие для снятия больших припусков на обработку и применение оптимальных режимов резания.
Известен также способ совмещенной обработки резанием и поверхностно-пластическим деформированием по патенту (RU 2036069 от 27.05.1995 г.), который включает последовательную обработку детали одним режущим и тремя деформирующими элементами.
Недостатком указанного способа является то, что как и в предыдущем устройстве используется один резец, что исключает возможность обработки заготовок с большими припусками, а низкая жесткость системы не позволяет использовать оптимальный режим обработки.
Наиболее близко по технической сущности, к предлагаемой полезной модели, относится устройство для режуще-деформирующей обработки по авторскому свидетельству (SU 1010773, от 07.12.82 г.), принятое нами за прототип. Это устройство включает корпус с установленным в ней многорезцовым блоком и деформирующей частью с нажимным конусом, создающим натяг обкатывающих роликов.
Недостатком прототипа является то, что невозможно обеспечить оптимальные условия работы режущих элементов. Режущие элементы, а именно неперетачиваемые механически закрепляемые пластинки, имеют высокие показатели режущей способности и стойкости, связанные с маркой материала режущей пластинки и используемым износостойким покрытием. Они могут эффективно работать на высоких скоростях резания. Однако при обработке длинных деталей невозможно использовать высокие обороты вращения деталей из-за возникающих динамических факторов, так как из-за дисбаланса, особенно длинных деталей, возможно возникновение вибраций, препятствующих качественной обработке. Кроме того, при больших припусках на обработку, стойкость резцов при снятии больших припусков может оказаться недостаточной для обеспечения необходимой точности обработки деталей, особенно при их значительной длине. Эффективное обтачивание детали с использованием оптимальных скоростей резания с учетом марки обрабатываемого материала и марки материала режущего инструмента возможно при условии использования предлагаемого устройства.
Задача, поставленная в полезной модели, заключается в создании эффективных условий обработки резанием детали перед ее обкатыванием роликами за счет использования оптимальных скоростей резания резцами, установленными в многорезцовом блоке и возможности увеличения продольной подачи обрабатываемой детали относительно комбинированного устройства.
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием с дополнительным вращением резцового блока, включающее корпус, размещенные в нем режущую часть в виде многорезцового блока и деформирующую часть с нажимным конусом, создающим натяг обкатывающих роликов, снабжено отдельным электродвигателем, встречное вращение от вала которого, по отношению к обрабатываемой детали, передается на многорезцовый блок, установленный на радиально-упорном подшипнике, и зафиксированном, с одной стороны разрезным стопорным кольцом, а с другой стороны стопорными винтами, при этом, дополнительное вращение резцового блока осуществляется посредством поликлинового ремня, связанного со шкивом электродвигателя, что позволяет использовать оптимальные числа оборотов при обработке изделий с различными припусками и при использовании различных видов режущих материалов, причем для зачистки обточенной поверхности обрабатываемой детали и исключения случайного попадания стружки в деформирующую часть, в корпусе устройства установлена круглая щетка с абразивно-полимерными волокнами, контактирующими с обрабатываемой деталью.
Кроме того, отличия еще состоят в том, что:
- для изменения чисел оборотов резцового блока в широком диапазоне используется асинхронный двигатель с частотным регулированием, с обеспечением натяга поликлинового ремня путем смещения электродвигателя от комбинированного устройства с последующей его фиксацией;
- для исключения осевого смещения резцового блока, установленного на радиально-упорном подшипнике в направлении движения комбинированного устройства, используются стопорные винты в количестве 4-8 штук, в зависимости от диаметра обрабатываемой детали;
- стопорные винты, равномерно размещенные по окружности резцового блока, выполнены с коническими окончаниями, контактирующими с наружным кольцом радиально-упорного подшипника и вращающиеся вместе с ним;
- внутренний диаметр абразивно-полимерных волокон щетки выполнен на 2-3 мм меньше диаметра обточенной части обрабатываемой детали для создания контактного усилия волокна щетки с поверхностью обрабатываемой детали.
Технический результат состоит в том, что предлагаемая конструкция обеспечивает возможность дополнительного вращения резцовой части устройства во встречном направлении вращению обрабатываемой детали от отдельного электродвигателя при сохранении вращения детали от шпинделя станка, что позволяет выбирать эффективные скорости резания при обтачивании заготовки с большими припусками и, тем самым, решать вопрос повышения производительности комбинированно обработки за счет увеличения продольной подачи обрабатывающего устройства.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - устройство для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием с использованием дополнительного вращения резцового блока;
фиг. 2 - закрепление резца во вращающемся блоке;
фиг. 3 - круглая щетка с абразивно полимерными волокнами.
Предлагаемое устройство для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием содержит основание 1, на котором размещен корпус 2 деформирующей части с коническими роликами.
Корпус 2 выполнен с выступающей частью, служащей для размещения радиально-упорного подшипника 3, с установленным на нем резцовым блоком 4, по окружности которого равномерно распределены резцы 5, в количестве от 4-х до 8-и в зависимости от размера наружной поверхности обрабатываемой детали.
В качестве режущих элементов используются неперетачиваемые пластинки (квадратной или круглой формы), что повышает стойкость резцов 5 за счет возможности периодического углового поворота неперетачиваемой пластинки и введения в работу не изношенной ее части; для крепления пластинок используется винт с конической фаской у головки, контактирующий с фаской в отверстии пластинки.
На наружной поверхности резцового блока 4 размещен поликлиновый ремень 6, соединенный со шкивом 7, размещенном на валу электродвигателя 8. Для фиксации резцового блока 4 в осевом направлении, по его периферии установлены 4-8 стопорных винтов 9 с коническими поверхностями на концах. Стопорные винты 9 ввинчиваются по резьбовым отверстиям в резцовом блоке 4 и коническими окончаниями касаются наружного кольца радиально-упорного подшипника 3, которое вращается вместе с резцовым блоком 4. Перед внутренним кольцом радиально-упорного подшипника 3 устанавливается разрезное стопорное кольцо 10, исключающее возможность осевого смещения подшипника 3 в сторону не обработанной части детали.
вн
Для снятия чешуек металла, которые могут образовываться при обточке детали, а также для предотвращения случайного попадания стружки под обкатывающие ролики, перед ними установлена круглая щетка 11 с выступающими по направлению к обрабатываемой детали абразивно-полимерными волокнами, причем внутренний диаметр d. круглой щетки 11 по абразивно-полимерным волокнам 12 на 2-3 мм меньше, чем диаметр обточенной детали.
Резцы 5 (рис 2) крепятся в пазах резцового блока 4 с помощью клиньев 13 крепежными винтами 14. Для перемещения резцов 5 в радиальном направлении с целью выставления их на размер обработки детали служат винты 15, входящие в корпусы резцов 5.
Предложенная полезная модель работает следующим образом.
Устройство для комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием дополнительно снабжена электродвигателем 8, встречное вращение от вала которого, по отношению к обрабатываемой детали, передается на многорезцовый блок 4, установленный на радиально-упорном подшипнике 3, и зафиксированном, с одной стороны разрезным стопорным кольцом 10, а с другой стороны стопорными винтами 9, при этом, дополнительное вращение резцового блока 4 осуществляется посредством поликлинового ремня 6, связанного со шкивом 7 электродвигателя 8, например асинхронного двигателя с частотным регулированием, который позволяет устанавливать оптимальные числа оборотов резцового блока 4 при сохранении чисел оборотов вращения детали от шпинделя станка, и способствует повышению производительности обработки за счет увеличения осевой подачи обрабатываемой детали относительно комбинированного устройства с сохранением требуемой точности и качества ее поверхности.
Одновременно появляется возможность обработки различных материалов, с различными припусками и при использовании различных видов режущих материалов, причем для зачистки обточенной поверхности обрабатываемой детали и исключения случайного попадания стружки в деформирующую часть, в корпусе устройства установлена круглая щетка 11 с абразивно-полимерными волокнами 12, контактирующими с обрабатываемой деталью.
Натяг поликлинового ремня 6 обеспечивается путем смещения электродвигателя 8 от комбинированного устройства с последующей его фиксацией.
Использование предложенной полезной модели в народном хозяйстве позволит создать оптимальные условия для обработки нежестких длинных деталей, типа штоков гидроцилиндров, обрабатываемых с низким числом оборотов вращения детали, лимитируемым их жесткостью, за счет использования оптимальных режимов резания, определяемых скоростью вращения резцового блока при сохранении невысоких исходных оборотов вращения детали.
Таким образом, обеспечиваются возможности обработки деталей с соотношением диаметра детали к длине в широком диапазоне.