УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИНИШНОЙ АНТИФРИКЦИОННОЙ БЕЗАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ

Предлагаемое устройство относится к области нанесения покрытий фрикционно-механическим способом и может быть использовано для нанесения покрытий при финишной антифрикционной безабразивной обработке наружных цилиндрических поверхностей деталей машин.
Известно устройство для фрикционно-механического нанесения покрытий, содержащее механизм нагружения в виде пневмоцилиндра с поршнем, толкатель, соединенный через промежуточный элемент с поршнем, полый стержень с размещенным в нем натирающим инструментом и подсоединенную к пневмоцилиндру воздушную систему, причем полый стержень соединен с пневмоцилиндром, упругий промежуточный элемент расположен в торцевых выемках поршня и толкателя, натирающий элемент выполнен полым, например из бронзы БрОФН-0,25, в виде втулки и установленного в ней стержня с буртиком из материала среды, например сплава галлия, толкатель выполнен в виде цилиндра с буртиком и коническим торцом, на который насажена втулка, и с цилиндрической полостью, в которой установлена пружина с проставкой, взаимодействующей с буртиком стержня, при этом толкатель имеет установленную на цилиндрической части пружину, упирающуюся своими концами в буртик толкателя и полый стержень (патент RU, №2107747 МПК C23C 26/00, опубл. 27.03.1998).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, необходимость наличия дополнительной пневмомагистрали, подведенной к месту фрикционно-механической обработки.
Известно также устройство для фрикционно-механического нанесения покрытий, содержащее корпус, подпружиненный полый стержень, установленный в корпусе, инструмент-цилиндр и механизм подачи материала покрытия с толкателем, причем механизм подачи выполнен с поршнем, соединенным с толкателем, а инструмент-цилиндр - с каналом по всей длине (авторское свидетельство SU, №1696580 МПК C23C 26/00, опубл. 07.12.1991 г., бюл. №45).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и низкая надежность из-за быстрой потери герметичности соединения поршень - полый стержень.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для фрикционно-механического нанесения покрытий, содержащее корпус и установленный в нем подпружиненный цилиндр с инструментом-цилиндром с каналом для выхода материала, механизм подачи материала в виде регулировочного болта и поршня, установленного в цилиндре над инструментом-цилиндром, образуя полость для материала, причем механизм подачи материала выполнен с расположенным над поршнем дополнительным поршнем и пружиной, размещенной между поршнями, а регулировочный болт свободно установлен в корпусе и ввернут в полость цилиндра (патент RU, №2041970 МПК C23C 10/00, C23C 26/00, опубл. 20.08.1995).
Недостатками указанного устройства являются сложность конструкции и низкое качество обработки из-за отсутствия возможности точного контроля давления натирающего инструмента на обрабатываемую деталь.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение точности установки технологических режимов обработки детали.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для финишной антифрикционной обработки валов снабжено индикаторной головкой, установленной в стойке и соединенной с задней крышкой корпуса, причем измерительный наконечник индикаторной головки взаимодействует с торцевой поверхностью подвижного плунжера, проходящего через отверстие в задней крышке.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства;
на фиг.2 - схема установки для тарирования устройства;
на фиг.3 - пример тарировочного графика.
Устройство состоит из корпуса 1, площадки под резцедержатель 2, плунжера 3, натирающего стержня 4, стопорного винта 5, штифта 6, пружины 7, задней крышки 8, стойки 9, индикаторной головки 10.
Корпус 1 имеет наружную и внутреннюю цилиндрическую форму и неподвижно соединен с площадкой под резцедержатель, необходимой для установки и закрепления устройства на токарно-винторезном станке. Внутри корпуса установлен с возможностью перемещения цилиндрический плунжер 3, в передней части которого выполнено осевое отверстие под установку натирающего стержня 4 и поперечное отверстие с резьбой под установку спорного винта 5. В средней части плунжер имеет буртик увеличенного диаметра, в который по резьбе вворачивается штифт 6. Штифт также свободно проходит через сквозной продольный паз в корпусе 1, за счет чего предотвращает вращение плунжера, а обеспечивает ему только возможность осевого перемещения в корпусе. С буртом плунжера также взаимодействует пружина 7, которая другой стороной упирается в заднюю крышку 8, завернутую по резьбе до упора в корпус. Крышка также имеет сквозное осевое отверстие, через которое проходит плунжер и своей торцевой поверхностью выступает над поверхностью крышки. На крышке неподвижно установлена Г-образная стойка 9, в которой устанавливается индикаторная головка часового типа 10.
Устройство работает следующим образом. Перед эксплуатацией устройства необходимо установить зависимость силы сжатия пружины от осевого перемещения плунжера. Для этого устройство неподвижно закрепляется в тисках 11 тарировочной установки (фиг.2). Тиски установлены на вертикальной колонне рамы 12, а на ее горизонтальной площадке размещена ось 13 равноплечего рычага 14. Одной стороной рычаг воздействует на натирающий стержень устройства для финишной антифрикционной безабразивной обработки, а на свободное плечо устанавливается подвеска 15 с грузами 16. За счет равной величины плеч рычага сила тяжести грузов будет равна силе сжатия пружины, а величина сжатия пружины вместе с перемещением плунжера будет отображаться показаниями индикаторной головки устройства. Выполнив несколько раз изменение веса грузов и зафиксировав соответствующие им показания перемещения плунжера, строится тарировочный график жесткости пружины устройства (пример приведен на фиг.3).
После этого рассчитывается необходимое перемещение плунжера внутрь корпуса, при котором за счет силы сжатия пружины будет обеспечиваться оптимальное давление натирающего инструмента на обрабатываемую деталь. Например, известно, что при финишной антифрикционной безабразивной обработке оптимальное давление составляет 5 МПа (Гаркунов Д.И. Финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО) поверхностей трения деталей / Д.Н.Гаркунов // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2009. - №2. - С.10-17). Приняв диаметр натирающего инструмента 6 мм, необходимая сила прижатия инструмента к детали составит 140 H. Согласно тарировочному графику это соответствует перемещению плунжера на 2,5 мм.
После тарирования устройство устанавливается на токарно-винторезном станке и закрепляется в резцедержателе. Путем воздействия на рабочие органы станка производится перемещение устройства к обрабатываемой детали. Момент касания поверхности детали натирающим инструментом будет отмечен отклонением стрелки индикаторной головки. После этого следует за счет поперечной подачи суппорта станка сжимать пружину устройства, контролируя перемещение плунжера по показаниям индикаторной головки. При достижении расчетного значения сжатия пружины будет обеспечено заданное усилие прижатия инструмента к детали и производится обработка всей цилиндрической поверхности детали. Во время обработки будет происходить изнашивание натирающего инструмента, в результате чего плунжер устройства под действием пружины будет постепенно перемещаться в сторону обрабатываемой детали, при этом жесткость пружины будет уменьшаться, и режимы обработки могут выйти из оптимального диапазона. Оператор имеет возможность контролировать величину износа инструмента по показаниям индикаторной головки и корректировать ослабление пружины поперечным перемещением суппорта станка с резцедержателем, доводя показания индикаторной головки до первоначального значения.
Применение современных технологических жидкостей для финишной антифрикционной безабразивной обработки на глицериновой основе (например, состав по патенту RU, №2331718 МПК C23C 26/00, опубл. 20.08.2008. - Бюл. №23), имеющих хорошую смачиваемость обрабатываемой поверхности и наносящихся отдельным тампоном, позволяет отказаться в конструкции устройства от внутреннего резервуара и поршневого механизма подачи, за счет чего может быть достигнуто упрощение конструкции.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет точно устанавливать и контролировать во время обработки силу прижатия инструмента к детали, за счет чего обеспечивается качественное нанесение покрытия.