УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к области упрочняющей обработки деталей и может быть использована в различных областях машиностроения для упрочнения наружных цилиндрических поверхностей деталей с целью повышения их долговечности.
Известна конструкция устройства в виде динамометрического корпуса с рабочей головкой, в опорах скольжения которой на оси неподвижно закреплен деформирующий ролик, имеющий медленное принудительное вращение от специального привода (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. - М.: Машиностроение, 1989, с. 87).
Известно устройство, выполненное в виде динамометрического корпуса со свободно вращающимся роликом, ось ролика установлена в корпусе головки, выполненной поворотной относительно нормали к рабочей поверхности ролика (Авт.св. №270922, кл. В23Р 1/10, опубл. 19.08.1970).
Недостатком вышеуказанных и многих других подобных устройств является низкая эффективность процесса упрочнения ввиду крупнозернистой структуры обрабатываемого материала, а также наличие остаточных растягивающих напряжений в поверхностном слое, образующихся после электромеханической обработки, особенно при использовании неподвижного инструмента (пластины).
Таким образом, известные устройства имеют низкий технический уровень, связанный с высоким энерговложением в поверхностный слой и низким качеством получаемого поверхностного слоя.
В этой связи важной задачей является создание нового устройства для поверхностного упрочнения, обеспечивающего упрочнение поверхностного слоя с измельчением его структуры и обеспечением сжимающих остаточных напряжений.
Техническим результатом является создание нового устройства для электромеханической поверхностной обработки, позволяющего осуществлять поверхностное упрочнение комбинированным способом: предварительным измельчением структуры поверхностного слоя обрабатываемой детали, с последующим электромеханическим упрочнением и последующим созданием дополнительных сжимающих напряжений в поверхностном слое с дополнительным измельчением его структуры.
Технический результат достигается тем, что устройство для электромеханической поверхностной обработки выполнено в виде трехсекционного корпуса с рабочим инструментом в каждой из секций, выполненным в виде подпружиненного штока с установленным на нем посредством оси и втулки с возможностью свободного вращения твердосплавным роликом, при этом рабочие инструменты в первых двух секциях соединены со средством токоподвода, эти инструменты предназначены для предварительного нагрева, поверхностного пластического деформирования и для электромеханической обработки соответственно. Рабочий инструмент в третьей секции предназначен для поверхностного пластического деформирования предварительно нагретой поверхности детали.
Устройство для электромеханической поверхностной обработки деталей машин позволяет создавать упрочненный поверхностный слой с мелкозернистой структурой и сжимающими остаточными напряжениями.
Устройство для электромеханической поверхностной обработки состоит из (фиг. 1, 2) трехсекционного корпуса 11, электроизоляционных втулок 12, 15, штоков 5, 6 и 7, пружин 13, регулировочных втулок 14, шайб 16, гаек 17, рабочего инструмента для предварительного нагрева и пластического деформирования 2, рабочего инструмента для электромеханической обработки 3, рабочего инструмента для поверхностного пластического деформирования 4, осей 9, источник тока 1, скользящего электроконтакта 10, обрабатываемая деталь изображена на фиг. 1, 2 под номером 8.
1
1
Устройство для электромеханической поверхностной обработки работает следующим образом. Трехсекционный корпус 11 устанавливается в резцедержатель станка, на котором производят обработку детали 8. Подвод электрического тока от источника тока 1 осуществляют подключением провода к хвостовику штока 5 с фиксацией шайбой 16 и гайкой 17, а также скользящим электроконтактом 10 непосредственно к обрабатываемой детали (фиг. 1, 2). Предварительный нагрев и поверхностное пластическое деформирование осуществляется рабочим инструментом 2. Обработка инструментом 2 позволяет измельчить структуру обрабатываемой детали, а подведенный к инструменту электрический ток (I в пределах 100-200 А) позволяет незначительно нагреть поверхностный слой не выше 200°С, с целью увеличения эффективности поверхностного пластического деформирования, особенно сталей, прошедших предварительную объемную термическую обработку. Поджатие рабочего инструмента для электропластического деформирования 2 к обрабатываемой поверхности 8 производится с помощью регулировочной втулки 14, ввертывая (вывертывая) ее в корпус 11, обеспечивая усилие P (фиг. 1).
2
2
Поверхность, предварительно нагретую и обработанную пластическим деформированием инструментом 2, подвергают электромеханической обработке инструментом для электромеханической обработки 3, представляющим собой ролик, изготовленный из твердосплавного материала, например сплава Т15К6. Поджатие рабочего инструмента для электромеханической обработки 3 к обрабатываемой поверхности 8 производится с помощью регулировочной втулки 14, ввертывая (вывертывая) ее в корпус 11, обеспечивая усилие Р (фиг. 1, 2). Подвод электрического тока от источника тока 1 осуществляют подключением провода к хвостовику штока 6 с фиксацией шайбой 16 и гайкой 17, а также скользящим электроконтактом 10 непосредственно к обрабатываемой детали (фиг. 1, 2). Обработка инструментом 3 с подведенным к инструменту электрическим током (I=500-1000 А) позволяет получить упрочненный поверхностный слой значительной твердости.
3
Поверхность после электромеханической обработки подвергается поверхностному пластическому деформированию рабочим инструментом для поверхностного пластического деформирования 4, представляющим собой ролик, изготовленный из твердосплавного материала. Поджатие рабочего инструмента для поверхностного пластического деформирования 4 к обрабатываемой поверхности 8 производится с помощью регулировочной втулки 14, ввертывая (вывертывая) ее в корпус 11, обеспечивая усилие Р (фиг. 1, 2). Подвод электрического тока к рабочему инструменту для поверхностного пластического деформирования 4 не производится, при этом поверхностное пластическое деформирование осуществляется предварительно нагретой электромеханической обработкой поверхности, которая частично остыла, передачей тепла во внутренние объемы материала детали, т.е. поверхность детали, обрабатываемая инструментом 4, частично остывшая после электромеханической обработки, более эффективно обрабатывается, с созданием в поверхностном слое значительных остаточных напряжений сжатия.
Предлагаемое устройство позволяет производить комплексное поверхностное упрочнение деталей машин, при этом поверхностная пластическая деформация, производимая перед электромеханической обработкой, позволяет повысить эффективность упрочнения за счет предварительного измельчения структуры поверхностного слоя обрабатываемой детали, а последующее поверхностное пластическое деформирование позволяет создать благоприятные сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое, причем поверхностное пластическое деформирование - и предварительное и последующее - осуществляется по прогретому поверхностному слою, в первом случае подогрев осуществляется подводом электрического тока небольшой величины в зону обработки деформирующим роликом, во втором материал поверхностного слоя остается нагретым за счет остаточного тепла предшествующей электромеханической обработки, нагрев материала при поверхностном пластическом деформировании позволяет повысить эффективность обработки.
Таким образом, использование предлагаемого устройства для электромеханической поверхностной обработки деталей позволяет получить на обрабатываемой поверхности упрочненный слой с высокой поверхностной твердостью и низкой шероховатостью, что создает условия для повышения износостойкости и долговечности детали.