ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к комбинированным способам обработки стальных деталей и может быть использована в различных отраслях промышленности для создания износостойких и коррозионно-стойких поверхностных слоев деталей машин.
Известно устройство для электроэрозионного легирования, содержащее дисковые электроды, закрепленные на оси с помощью электрододержателей, выполненных в виде кольцевых дисковых элементов с гофрами, и изолированные друг от друга для раздельного питания от независимых источников тока. Между электрододержателями установлены плоские индукторы для создания колебательного движения электродов за счет упругости гофров поперек направления вращения детали и электродов.
Под действием импульсов силового тока, протекающего через индуктор, обеспечивающих осцилляцию эрозионного промежутка, достигаются амплитуды смещения электродов в интервале 0,05-1,2 мм. (SU, авт.св. N 1821300, кл. В23Н 9/00, 1993).
Известно, также устройство - многоэлектродный инструмент для электроэрозионного легирования, содержащий дисковые электроды, закрепленные на оси посредством упругих элементов, представляющих собой спиральные пружины, размещенные в выполненных в дисковых электродах полостях и изолированные друг от друга для раздельного питания от независимых источников тока, при этом электроды установлены под общим углом к оси вращения инструмента. (Патент РФ №2111095, кл. В23Н 9/00, 1998)
Для полученных, вышеуказанными способами покрытий характерны значительная шероховатость, образующаяся при определенных технологических режимах, наличие открытых пор, наплывов, структурных неоднородностей, трещин, способных вызвать процесс микрорезания поверхности сопрягаемой детали, образующих трибопару.
Одним из эффективных способов повышения износостойкости и антифрикционных свойств покрытий при минимальных энергетических затратах может стать электромеханическая обработка (ЭМО) (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. - М.: Машиностроение, 1989). Основными причинами улучшения механических свойств покрытий и основы при ЭМО являются структурно-фазовые изменения поверхностного слоя, стимулированные высокоскоростным нагревом с одновременным силовым воздействием и последующим высокоскоростным охлаждением
Для решения поставленной задачи в известном устройстве для электроискрового легирования, содержащем дисковые электроды, закрепленные на оси посредством упругих элементов и изолированные друг от друга для раздельного питания от независимых источников тока, упругие элементы представляют собой спиральные пружины, размещенные в выполненных в дисковых электродах полостях, при этом электроды установлены под общим углом к оси вращения инструмента, на оси устанавливается оправка с закрепленным в ней твердосплавным роликом, изолированным от дисковых электродов для раздельного питания от независимого источника тока.
На фиг. 1 изображен общий вид инструмента для комбинированной обработки.
Корпус инструмента 1 содержит диэлектрическую полую ось вращения 2 с дисковыми электродами 5, закрепленными на ней с помощью плоских спиральных пружин прямоугольного сечения и держателей (на фиг. не показаны).
Дисковые электроды 5 устанавливаются на оси вращения 2 под углом, изолируются между собой диэлектрическими втулками 4 и упруго прижимаются к обрабатываемой детали 6. На одном конце оси вращения имеются токосъемные кольца 9, к которым прижимаются с помощью пружин 11 щеточные контакты 10, установленные в щеткодержателях 12, которые закреплены на основаниях пазов 19 в корпусе.
Твердосплавный ролик 7 закрепляется в оправке 3 гайкой 8, оправка 3 устанавливается на ось вращения 2.
Диэлектрическая ось вращения 3 закреплена на подшипниках 13 с помощью металлических втулок 14, на одной из которых установлена шестерня 15, входящая в зацепление с зубчатым колесом 18, закрепленным на ведущей оси вращения 16, установленной в подшипниках 17. Ведущая ось вращения через коническую зубчатую передачу, образованную двумя коническими зубчатыми колесами 20 и 21, установленными на конических роликоподшипниках 22, получает крутящий момент от исполнительного электродвигателя или от выходного шпинделя металлообрабатывающего станка (на фиг. не показан).
Инструмент для комбинированной обработки работает следующим образом.
К детали 6, укрепленной на подвижном столе, с помощью ходовой передачи подводится инструмент для комбинированной обработки и создается необходимое упругое прижатие электродов 5 и прижатие твердосплавного ролика 7 к обрабатываемой поверхности. Затем включают исполнительный двигатель и источники тока. От источника тока (БП на фиг. 1) на контакты «О», «А» и «В» подается импульсный ток для осуществления электроискровой обработки поверхности 6 электродами 5. На контакты «О» и «С» подается переменный ток большой величины (до 1000 А) и малого напряжения (3-5 В) для осуществления последующей за электроискровой обработкой электромеханической обрабатываемой поверхности 6 твердосплавным роликом 7.
При вращении диэлектрической оси 2 дисковые электроды 5 за счет поджатая плоских спиральных пружин прямоугольного сечения меняют угол наклона относительно вертикальной оси на противоположный и точки их контакта с обрабатываемой поверхностью совершают поперечные смещения относительно поступательного движения инструмента, нанося покрытие на всю поверхность под электродами 5. При вращении оси и поступательном движении детали обеспечиваются колебательные смещения электродов 5 с высокой частотой вследствие упругого закрепления электродов и шероховатости детали, что способствует образованию межэлектродного зазора.
При вращении диэлектрической оси 2 вращается и твердосплавный ролик 7, в зоне его контакта с обрабатываемой поверхностью 6 происходит значительный нагрев за счет тепла образующегося при трении твердосплавного ролика и поверхности 6, а также за счет прохождения электрического тока через место контакта твердосплавного ролика и поверхности. В зоне обработки твердосплавным роликом происходит поверхностное пластическое деформирование поверхностного слоя с одновременной закалкой, в результате чего устраняются недостатки свойственные поверхностному слою, полученному электроискровой обработкой.
Устройство несложно конструктивно и позволяет наносить покрытия с высокой скоростью обеспечивая при этом сплошность слоя, снижение шероховатости, снижение количества открытых пор, наплывов, структурных неоднородностей и трещин.