УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области механической обработки материалов, а именно к упрочняюще-чистовой обработке поверхностей деталей методом поверхностного пластического деформирования и может быть использована в различных отраслях машиностроения.
Известно устройство для упрочняющей обработки поверхностей деталей машин, содержащее державку (корпус) и деформирующий ролик, установленный с возможностью вращения на неподвижной оси (см. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. - М.: Машиностроение, 1978. - 152 с).
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемой полезной модели, является наличие державки (корпуса) и деформирующего ролика, установленного с возможностью вращения на неподвижной оси.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является невозможность использования устройства для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей из-за конструкции корпуса и геометрии рабочего профиля деформирующего ролика.
Известно устройство для упрочняющее-чистового обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус, в сепараторе которого установлены деформирующие элементы, опирающиеся на нажимной корпус, механизм его подачи и привод (см. авторское свидетельство СССР №1286393, B24B 39/04, бюл. №4, 1987 г.).
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются наличие корпуса и деформирующих элементов.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является невозможность использования устройства для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей из-за конструкции корпуса и геометрии рабочего профиля деформирующих элементов.
За прототип принято устройство для упрочняющее-чистового обкатывания деталей методом поверхностного пластического деформирования, содержащее корпус, шаговый привод, блок управления в виде задатчика сигналов, вилку с установленным в ней на неподвижной оси с возможностью вращения деформирующим роликом и ползун (см. патент РФ №2201323, МПК B24B 30/00, Бюл. №9, 2003 г.).
Признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемой полезной модели, являются корпус, вилка с установленным на неподвижной оси с возможностью вращения деформирующим роликом.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, являются: невозможность использования устройства для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей из-за конструкции корпуса и геометрии рабочего профиля деформирующего ролика.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности использования устройства для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей.
Технический результат достигается тем, что корпус устройства выполнен в виде усеченного конуса заодно с вилкой, при этом рабочий профиль деформирующего ролика имеет цилиндрическую фаску шириной b=(0,20-0,25)B(1-B/D), где D - диаметр ролика, B - высота ролика.
Для достижения поставленной цели устройство для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей, содержащее корпус, вилку и деформирующий ролик, установленный с возможностью вращения на неподвижной оси, корпус которого конструктивно выполнен в виде усеченного конуса заодно с вилкой, при этом рабочий профиль деформирующего ролика имеет цилиндрическую фаску шириной b=(0,20-0,25)B(1-B/D), где D - диаметр ролика, B - высота ролика.
Предлагаемое устройство для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей методом поверхностного пластического деформирования поясняется чертежом.
Устройство для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей (фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный в виде усеченного корпуса заодно с вилкой, в которой установлена ось 2 с бронзовой втулкой 3, боковыми шайбами 4 и деформирующим роликом 5, при этом ось 2 закреплена в вилке корпуса устройства 1 при помощи гайки 6 с упругой шайбой 7, а деформирующий ролик 5 имеет возможность свободно вращаться на оси 2. Рабочая часть деформирующего ролика 5 (фиг. 2) имеет цилиндрическую фаску шириной b=(0,20-0,25)B(1-B/D), где D - диаметр ролика, B - высота ролика.
Устройство для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей, представленное на чертеже, работает следующим образом.
Устройство конической частью корпуса 1 вставляется в шпиндель, например, вертикально-фрезерного станка и закрепляется в нем при помощи специальной тяги, проходящей через шпиндель станка и ввинчиваемой в резьбовую часть конической части корпуса 1. При этом деформирующий ролик 5 устанавливается по направлению одной из подач станка: поперечной или продольной. Обрабатываемая деталь закрепляется в приспособлении станка на его столе. Используя динамометрическое устройство, деформирующим роликом 5 создается необходимое усилие обкатки на обрабатываемую поверхность детали. Включая на станке соответствующую подачу, осуществляют упрочняющую обработку плоской поверхности детали. Наличие у деформирующего ролика 5 цилиндрической фаски обеспечивает равномерное упрочнение всей поверхности детали, в результате чего существенно повышается ее износостойкость. Ширина фаски на рабочем профиле деформирующего ролика Ь выполняется таким образом, чтобы она перекрывала величину принятой подачи или зоны обработки.
пр
поп
-1
ск
ц
-1
Для определения оптимального соотношения между геометрическими параметрами деформирующего ролика D, B, b на вертикально-фрезерном станке мод. 6Т13 с использованием предлагаемого устройства для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей были обработаны пластины размером 25×100×10 мм из сталей 12Х3Н, 30ХГСА, Х18Н9Т. Деформирующий ролик был изготовлен из закаленной быстрорежущей стали Р6М5 (HRC 62…65). Деформирующий ролик устройства был установлен по направлению продольной подачи стола станка. Были приняты следующие режимы обработки: усилие обкатки P= 1500 Η; продольная подача S=20 мм/с; поперечная подача варьировалась в диапазоне S=1,0-2,5 мм/дв. ход в зависимости от ширины фаски b на рабочем профиле деформирующего ролика. Оценка эффективности упрочняющей обработки осуществлялась по показателю рассеивания твердости материала обработанной поверхности детали ΔHB, интенсивности ее изнашивания I и усталостной прочности материала σ, определенных по результатам исследования образцов на установках для испытания материалов в экстремальных условиях (см. Бутенко В.И. Научные основы нанотрибологии. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. - С. 20-29). Интенсивность изнашивания упрочненного поверхностного слоя образцов I определялась при скорости скольжения V=0,3 м/с, давлении p=1,5 МПа и температуре Θ=200°C. При испытаниях на усталостную прочность определялось количество циклов нагружений Ν до разрушения образца при действии симметричного (знакопеременного) напряжения σ=150 МПа.
ц
Результаты испытаний приведены в табл. 1, из анализа которых видно, что наилучшие результаты по показателям рассеивания твердости обработанной поверхности ΔHB, интенсивности изнашивания I и усталостной прочности материала N для всех исследуемых пластин достигаются в случаях, когда рабочий профиль деформирующего ролика имеет цилиндрическую фаску шириной b=(0,20-0,25)B(1-B/D), где D - диаметр ролика, B - высота ролика.
пр
вр
пр
поп=
-1
Выполнены исследования, подтвердившие эффективность упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей машин при использовании предлагаемого устройства. Пластины из сталей 12Х3Н, ЗОХГСА, Х18Н9Т размерами 25×100×10 мм подвергались двум видам обработки: шлифованию на плоскошлифовальном станке мод. ЗБ722 (шлифовальный круг 400×60×127 24А СМ 27 К1А ГОСТ 2323-83, продольная подача S=20 мм/с, подача врезания S=0,01 мм/дв. ход, число проходов m=3, смазочно-охлаждающая жидкость - 5-ти процентный раствор эмульсола Укринол-1 ТУ 38-101197-76) и упрочняющей обработке на вертикально-фрезерном станке мод. 6Т13 с использованием устройства для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей (D=42 мм, В=16 мм, b=2,2 мм, P=1500 Η, S=20 мм/с, S1,5 мм/дв. ход). Оценка эффективности видов обработки поверхностей деталей осуществлялась по интенсивности их изнашивания I и усталостной прочности материала σ, определенных по результатам исследования образцов на установках для испытания материалов в экстремальных условиях (см. Бутенко В.И. Научные основы нанотрибологии. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. -С. 20-29).
Результаты сравнительных эксплуатационных испытаний образцов приведены в табл. 2, из анализа которой видно, что использование устройства для упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей позволяет в 1,8-2,2 раза повысить их износостойкость и на 15-25% увеличить усталостную прочность.