УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ НАПЛАВКИ С ПОЛЮСНЫМ НАКОНЕЧНИКОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТА

Полезная модель относится к устройствам нанесения металлических покрытий электрическими разрядами в магнитном поле при использовании в качестве наносимого металла или сплава ферромагнитных порошков и предназначена для восстановления изношенных деталей машин типа «вал».
Известна оправка для алмазного выглаживания деталей, содержащая держатель с алмазным выглаживателем и установленный против него регулируемый упор, для обработки поверхностей, имеющих биение, и повышения качества обработки, держатель выполнен подпружиненным, средство для размещения держателя с алмазным выглаживателем и упора выполненно в виде скобы, связанной с корпусом оправки посредством введенного в оправку шарнира. (А.с. СССР 806382, МПК B24B 39/00, 1979, опубл. 23.02.1981. Бюл. №7).
Оправка в виде скобы несет на себе держатель с выглаживателем и оппозитно расположенный упор. Средняя часть скобы соединена шарниром с корпусом, закрепляемым в резцедержателе суппорта станка. Оси шарнира и шпинделя находятся в горизонтальной плоскости. Скоба охватывает деталь, имеющую радиус обрабатываемой поверхности. Геометрические оси окружности радиуса и шпинделя не совпадают на величину эксцентриситета. При этом скоба находится в положении, при котором между осью симметрии скобы и горизонтальной плоскостью образован угол. Перед началом обработки скоба переводится в рабочее положение поперечной подачей суппорта, при котором достигается контакт выглаживателя и упора с деталью и нужная сила выглаживания. В процессе вращения детали, установленной в центрах станка с экцентриситетом r, создает биение обрабатываемой поверхности равное 2r. В этом случае скоба, ведомая деталью как эксцентриковой шайбой, совершает колебательное движение относительно шарнира. Скоба отклоняется от среднего положения вверх и вниз на угол α, величина которого зависит от эксцентриситета r. Благодаря этому движению значительная часть биения на инструмент не передается. Выглаживание детали заканчивается отводом оправки суппортом. Конструкция оправки в виде скобы и вертикально расположенных на ней выглаживателей и упора создает возможность быстрой смены детали и сокращения вспомогательного времени. Упругим элементом оправки может служить пружина, воздействующая на держатель при жесткой скобе, либо сама скоба с жестко закрепленным на ней держателем. Упругий элемент тарируется, и сила выглаживания контролируется известными способами.
Известная оправка для алмазного выглаживания деталей имеет недостатки. Средство для размещения держателя с алмазным выглаживателем предназначено только для финишной отделочной операции и производится после чистовой обработки резанием.
Наиболее близка к полезной модели установка для электромагнитной наплавки, содержащая полюсный наконечник, сердечник электромагнита, бункер с ферропорошком, оправку в виде держателя инструментов - скобы, охватывающей деталь и шарнирно соединенной с корпусом, несущей на себе подпружиненный накатник и оппозитно расположенный другой накатник, выполняющий роль упора (РФ 74331, МПК B23P 6/00, 2007, опубл. 27.06.2008).
Известная установка для электромагнитной наплавки имеет недостатки. Высокий нерегулярный макрорельеф поверхности после электромагнитной наплавки не позволяет использовать детали непосредственно после наплавки и требует их механической обработки.
В основу изобретения поставлена задача - получение металлопокрытий с заданными геометрическими параметрами и шероховатостью поверхности.
Технический результат заключается в совместном нанесении металлопокрытий электромагнитной наплавкой на изношенные поверхности деталей, последующей обработки резанием проходным резцом и накатыванием деформирующим роликом.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для электромагнитной наплавки с полюсным наконечником электромагнита, сод6ржащее бункер с ферропорошком и накатник, дополнительно снабжена оправкой в виде держателя инструментов - скобы, охватывающей деталь и шарнирно соединенной с корпусом, несущей на себе подпружиненный накатник и оппозитно расположенный другой накатник, выполняющий роль упора, причем скоба дополнительно снабжена проходным резцом, установленным под углом α=50° относительно накатника, вращающегося на шарикоподшипнике, подпружиненного тарельчатыми пружинами, с возможностью регулирования усилия деформирования путем осевого перемещения кронштейна.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная установка для электромагнитной наплавки соответствует критерию «новизна», так как имеет отличия от прототипа:
1. Скоба дополнительно снабжена проходным резцом.
2. Проходной резец, установлен под углом α=50° относительно накатника.
3. Накатник вращается на шарикоподшипнике.
4. Шарикоподшипник подпружинен тарельчатыми пружинами с возможностью регулирования усилия деформирования.
5. Усилие деформирования осуществляется путем осевого перемещения кронштейна.
Для совмещения процесса резания проходным резцом и накатывания накатником нагретого наплавкой металлопокрытия установка для электромагнитной наплавки снабжена скобой.
Для получения заданных геометрических параметров путем снятия металлической стружки в скобе установлен проходной резец под углом α=50° относительно накатника. Для повышения производительности процесса скоба выполнена таким образом, что накатник расположен сзади проходного резца, и работают они последовательно - сначала проходной резец, а затем накатник.
Для снижения залипания ферромагнитного порошка между поверхностью детали и рабочей поверхностью накатника, накатник имеет возможность вращения. Стабильность вращательного движения обеспечивается наличием шарикоподшипника.
Для компенсации биения, вызываемого вращением обрабатываемой детали, накатник, установленный на шарикоподшипнике, подпружинен тарельчатыми пружинами. Тарельчатые пружины состоят из упругих элементов, имеющих вид усеченного конуса, и выдерживают большую нагрузку при малом сжатии.
Накатник установлен с возможностью регулирования усилия деформирования на поверхность обрабатываемой детали путем осевого перемещения кронштейна. Известно, что предел текучести металла и модуль упругости в зависимости от температуры нагрева имеют тенденцию к уменьшению. Таким образом, усилие деформирования при накатывании нагретого покрытия для смятия вершин шероховатостей и закатывания их во впадины значительно меньше, чем при накатывании холодного покрытия.
Выявленные признаки технического решения заявляемой установки для электромагнитной наплавки позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию «Существенные отличия».
На фигуре представлена установка для электромагнитной наплавки, которая состоит из скобы 1 с державкой 2 для крепления, в которой установлен проходной резец 3 под углом 50° относительно накатника 4, который вращается на шарикоподшипнике 5, и установлен во вставке 6, подпружиненной тарельчатыми пружинами 7. Усилие деформирования накатника 4 на деталь 8 устанавливается с помощью винта 9 путем осевого перемещения кронштейна 10. Наплавочная часть установки для электромагнитной наплавки содержит: сердечник 11 с электромагнитной катушкой 12 и полюсный наконечник 13.
Установка для электромагнитной наплавки работает следующим образом: деталь 8 устанавливается с некоторым зазором относительно полюсного наконечника 14 сердечника 11 с электромагнитной катушкой 12. Деталь 8 и сердечник 11 подключены к источнику электрического тока (источник электрического тока не показан). В зазор между деталью 8 и полюсным наконечником 14 подается ферромагнитный порошок (направление подачи ферромагнитного порошка показано стрелкой), который ориентируясь вдоль магнитных силовых линий, образует токопроводящие цепочки. Ферромагнитный порошок расплавляется под действием энергии проходящего по цепочкам разрядного тока, и расплав наносится на деталь 8 в виде точечных вкраплений. Высокий нерегулярный макрорельеф поверхности после электромагнитной наплавки не позволяет использовать детали непосредственно после наплавки и требует их механической обработки. Для получения заданных геометрических параметров и параметров шероховатости установка для электромагнитной наплавки снабжена скобой, в которой дополнительно установлен проходной резец. Упрочняющая обработка накатыванием (накатником 4) является финишной и выполняется после чистовой обработки резанием (проходным резцом 3). Для интенсификации технологических процессов обработка резанием и накатыванием объединены в одну операцию. Деление технологических операций: резание и накатывание не является принципиальным, так как для обеих групп образование новой поверхности связано с пластическим деформированием определенного слоя металла. Разница состоит лишь в том, что при обработке резанием пластическое напряженное состояние локализуется у кромки режущего клина, что ведет к образованию стружки, а при накатывании пластическое напряженное состояние создается в значительном объеме металла, обеспечивая его безотрывное течение. Кроме того, обработка поверхностей резанием и накатыванием базируются на единых кинематических схемах и поэтому легко трансформируются один в другой. Чтобы осуществить одновременную работу проходного резца 3 и накатника 4, они расположены под определенным углом друг к другу (α=50°).
Заявляемая полезная модель позволяет получать металлопокрытия с заданными геометрическими параметрами и шероховатостью поверхности.