close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14287

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 24B 39/00
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ
ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
(21) Номер заявки: a 20081204
(22) 2008.09.23
(43) 2010.04.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение высшего профессионального
образования
"БелорусскоРоссийский университет" (BY)
(72) Авторы: Довгалев Александр Михайлович; Сухоцкий Сергей Александрович; Свирепа Дмитрий Михайлович; Рыжанков Дмитрий Михайлович (BY)
BY 14287 C1 2011.04.30
BY (11) 14287
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение высшего профессионального образования "Белорусско-Российский университет" (BY)
(56) RU 2047470 C1, 1995.
BY 10065 C1, 2007.
RU 2068770 C1, 1996.
SU 1055632 A, 1983.
SU 1801732 A1, 1993.
(57)
Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки плоской поверхности, содержащий корпус с кольцевой полостью, в которой размещены шары-ударники, и с кольцевой
полостью, в которой размещены деформирующие элементы, источник магнитного поля
для разгона шаров-ударников, отличающийся тем, что снабжен механизмом сообщения
деформирующим элементам дополнительных колебаний в осевом направлении инструмента, выполненным в виде источника магнитного поля, двух стаканов из магнитопроводящего материала, имеющих соответственно внешний и внутренний фланцы, внешней и
внутренней шайб из магнитопроводящего материала, наружного и внутреннего колец из
немагнитопроводящего материала, втулки из немагнитопроводящего материала, при этом
источник магнитного поля, сообщающий деформирующим элементам дополнительные
колебания в осевом направлении инструмента, насажен на цилиндрическую поверхность
стакана с внешним фланцем посредством втулки и взаимодействует одним торцом с
внешним фланцем стакана, при этом на противоположной стороне стакана с внешним
BY 14287 C1 2011.04.30
фланцем установлена внутренняя шайба, а второй торец источника магнитного поля, сообщающего деформирующим элементам дополнительные колебания в осевом направлении инструмента, взаимодействует с внутренним фланцем стакана, на противоположной
стороне которого насажена внешняя шайба, внешняя и внутренняя шайбы расположены
сверху наружного и внутреннего колец, на каждой из шайб выполнен концентратор магнитного поля в виде кольцевой кромки, образованной пересечением конической и торцевой поверхностей, кольцевые кромки выходят в кольцевую полость для деформирующих
элементов и расположены в ее верхней части симметрично оси полости.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для
отделочно-упрочняющей обработки плоских поверхностей деталей машин.
Известен инструмент для упрочняющей обработки, содержащий корпус, шарыударники, деформирующие элементы, кольцевую полость для шаров-ударников, кольцевую полость для деформирующих элементов [1, с. 65].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является инструмент, содержащий корпус, шары-ударники,
деформирующие элементы, кольцевую полость для размещения шаров-ударников, кольцевую полость для размещения деформирующих элементов [2].
В процессе обработки инструментом-прототипом деформирующие элементы находятся в постоянном (непрерывном) контакте с обрабатываемой поверхностью детали. Шарыударники, перемещаясь вдоль кольцевой полости инструмента, ударяют по деформирующим элементам. Деформирующие элементы под действием динамической силы от шаровударников внедряются в поверхностный слой детали на определенную глубину, осуществляя пластическую деформацию. При этом скорость перемещения деформирующих
элементов и их амплитуда в направлении к обрабатываемой поверхности (в осевом
направлении инструмента) минимальны. В результате уменьшаются глубина упрочнения
и поверхностная микротвердость детали, что снижает качественные характеристики
упрочнения.
Задача изобретения - повышение качественных характеристик упрочняющей обработки: глубины упрочнения, поверхностной микротвердости - за счет увеличения скорости и
амплитуды колебаний деформирующих элементов в осевом направлении к обрабатываемой поверхности детали.
Указанная задача достигается тем, что инструмент для отделочно-упрочняющей обработки плоской поверхности, содержащий корпус с кольцевой полостью, в которой размещены шары-ударники, и с кольцевой полостью, в которой размещены деформирующие
элементы, источник магнитного поля для разгона шаров-ударников, согласно изобретению, снабжен механизмом сообщения деформирующим элементам дополнительных колебаний в осевом направлении инструмента, выполненным в виде источника магнитного
поля, двух стаканов из магнитопроводящего материала, имеющих соответственно внешний и внутренний фланцы, внешней и внутренней шайб из магнитопроводящего материала, наружного и внутреннего колец из немагнитопроводящего материала, втулки из
немагнитопроводящего материала, при этом источник магнитного поля, сообщающий деформирующим элементам дополнительные колебания в осевом направлении инструмента,
насажен на цилиндрическую поверхность стакана с внешним фланцем посредством втулки и взаимодействует одним торцом с внешним фланцем стакана, при этом на противоположной стороне стакана с внешним фланцем установлена внутренняя шайба, а второй
торец источника магнитного поля, сообщающего деформирующим элементам дополнительные колебания в осевом направлении инструмента, взаимодействует с внутренним
фланцем стакана, на противоположной стороне которого насажена внешняя шайба, внеш2
BY 14287 C1 2011.04.30
няя и внутренняя шайбы расположены сверху наружного и внутреннего колец, на каждой
из шайб выполнен концентратор магнитного поля в виде кольцевой кромки, образованной
пересечением конической и торцевой поверхностей, кольцевые кромки выходят в кольцевую полость для деформирующих элементов и расположены в ее верхней части симметрично оси полости.
Такое выполнение инструмента обеспечивает повышение качества упрочняющей обработки: глубины упрочненного слоя, поверхностной микротвердости - за счет сообщения
дополнительных колебаний деформирующим элементам в направлении к обрабатываемой
поверхности и увеличения скорости столкновения деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью.
Изобретение поясняется чертежом. На фигуре показан инструмент для отделочноупрочняющей обработки плоских поверхностей.
Инструмент содержит оправку 1, корпус 2, внутреннее и наружное кольца 3, 4 из немагнитопроводного материала, шары-ударники 5, деформирующие элементы 6, кольцевую полость 7 для размещения шаров-ударников 5, кольцевую полость 8 для размещения
элементов 6.
Кольцевая полость 8 образована внутренним кольцом 3 и наружным кольцом 4. Одна
сторона кольцевой полости 8 открыта в осевом направлении и пересекается с торцом колец 3, 4. Другая сторона кольцевой полости 8 выходит в кольцевую полость 7.
В инструменте имеется источник магнитного поля 9 в виде постоянного магнита.
Инструмент снабжен механизмом сообщения деформирующим элементам 6 дополнительных колебаний в осевом направлении инструмента, а следовательно, в направлении к
обрабатываемой поверхности детали. Механизм выполнен в виде дополнительного источника магнитного поля 10 (постоянного магнита), стакана 11 с внешним фланцем 12, стакана 13 с внутренним фланцем 14, внутренней шайбы 15, внешней шайбы 16 и втулки 17.
Шайбы 15 и 16 выполнены из магнитопроводного материала, а втулка 17 - из немагнитопроводного. Источник магнитного поля 10 насажен (установлен) на цилиндрическую поверхность стакана 11 посредством втулки 17 и взаимодействует одним торцом с фланцем
12 стакана 11, а другим - с фланцем 14 стакана 13. На противоположной от фланца 12 стороне стакана 11 установлена внутренняя шайба 15, а на стакане 13 насажена внешняя
шайба 16. Шайбы 15 и 16 соответственно расположены сверху внутреннего кольца 3 и
наружного кольца 4. На шайбах 15 и 16 выполнены концентраторы магнитного поля в виде кольцевых кромок 18, 19, образованных пересечением конических поверхностей 20, 21
и торцевой поверхности 22. Кольцевые кромки 18, 19 выходят в кольцевую полость 8 для
деформирующих элементов 6 и расположены симметрично оси 23 полости 8, причем в ее
верхней части.
Инструмент работает следующим образом.
Деталь 24 устанавливают на столе станка. Оправку 1 инструмента закрепляют в
шпинделе станка. Подводят инструмент к детали и обеспечивают зазор δ между упрочняемой поверхностью и торцом инструмента. Шпинделю сообщают вращение и перемещают инструмент с подачей S вдоль обрабатываемой поверхности 25.
При вращении инструмента механическая энергия вращения оправки 1 передается
шарам-ударникам 5 посредством магнитного поля, создаваемого магнитом 9. В результате
шары-ударники 5 разгоняются в окружном направлении с угловой скоростью ω1, перемещаясь вдоль кольцевой полости 7. Магнитный поток от дополнительного магнита 10 подводится посредством стаканов 11, 13 с фланцами 12, 14 и шайб 15, 16 к кольцевым
концентраторам магнитного поля 18, 19, расположенным в верхней части полости 8.
Вследствие этого магнитное поле фокусируется на кольцевых кромках 18, 19 и притягивает к себе деформирующие элементы 6. Деформирующие элементы 6 при этом располагаются в верхней части кольцевой полости 8 (так как притягиваются магнитной силой к
кольцевым кромкам 18, 19).
3
BY 14287 C1 2011.04.30
Между деформирующими элементами 6 и поверхностью 25 детали 24 образуется зазор ∆, необходимый для осуществления колебательных осевых перемещений деформирующих элементов 6. Деформирующие элементы 6 также вращаются в окружном
направлении с угловой скоростью ω2. Так как они не испытывают (в силу удаленности)
воздействия магнитного поля от основного магнита 9, то их угловая скорость вращения ω2
существенно меньше угловой скорости вращения шаров-ударников 5.
Шары-ударники 5, перемещаясь вдоль кольцевой полости 7, ударяют по выступающим в кольцевую полость 7 деформирующим элементам 6. Деформирующие элементы 6
от шаров-ударников 5 получают энергию удара, смещаются в направлении действия силы
и сталкиваются со скоростью V с поверхностью упрочняемой детали. Столкнувшись с деталью, деформирующие элементы 6 большую часть своей энергии расходуют на пластическое деформирование поверхностного слоя, затем отражаются от поверхности,
перемещаются в верхнюю часть кольцевой полости 8, где снова удерживаются магнитным
полем от дополнительного магнита 10. Далее цикл взаимодействия шаров-ударников 5 с
деформирующими элементами 6, а также деформирующих элементов 6 с обрабатываемой
поверхностью 25 повторяется.
Таким образом, деформирующие элементы 6 приобретают дополнительное колебательное движение в осевом направлении инструмента. Так как ось инструмента расположена нормально к обрабатываемой поверхности, то деформирующие элементы периодически (с частотой колебаний) сталкиваются с упрочняемой поверхностью, имея
высокую начальную скорость удара. (Следует отметить, что в инструменте-прототипе
начальная скорость удара деформирующих элементов о поверхность детали равна нулю,
т.к. деформирующие элементы непосредственно находятся на упрочняемой поверхности
детали.) Это обеспечивает увеличение глубины упрочнения поверхностного слоя детали и
поверхностной микротвердости, что повышает качественные характеристики упрочняющей обработки.
В качестве примера конкретного применения можно привести отделочно-упрочняющую обработку детали на вертикально-фрезерном станке модели ВФ130. Обрабатываемая деталь - пластина 200×300×25 мм из стали 45 (HB 250-260), в качестве деформирующих
элементов использовали шарики диаметром 8 мм из стали ШХ15 (HRCэ 62-65), в качестве
шаров-ударников - шарики диаметром 15 мм из стали ШХ15 (HRCэ 62-65). В качестве основного источника магнитного поля использовали постоянный магнит размером (D×d×h)
91×52×15 мм. Материал магнита SmCo5. В качестве дополнительного источника магнитного поля использовали магнит размером (D×d×h) 112×52×20 мм. Материал магнита
SmCo5. Величина магнитной индукции в зоне шаров-ударников - 0,4 Тл, в зоне деформирующих элементов - 0,15 Тл. Зазор между упрочняемой поверхностью и торцом инструмента δ = 3 мм. Зазор между деформирующими элементами и поверхностью детали
∆ = 5мм. Количество шаров-ударников - 22 шт., количество деформирующих элементов 38 шт.
Режимы упрочнения: частота вращения инструмента - 1600 мин-1, подача - 100 мм/мин. В
качестве СОЖ использовалось масло индустриальное.
Шероховатость упрочненной поверхности Ra 0,63-1,25 мкм (при исходной шероховатости поверхности Ra 6,3-12,5 мкм).
Заявляемый инструмент обеспечивает увеличение глубины упрочнения поверхностного слоя в 1,8-2,4 раза. Поверхностная микротвердость детали при этом повышается на 2530 % (в инструменте-прототипе поверхностная микротвердость детали повышается на 1215 %).
4
BY 14287 C1 2011.04.30
Источники информации:
1. Минаков А.П., Бунос А.А. Технологические основы пневмовибродинамической обработки нежестких деталей / Под ред. П.И. Ящерицина. - Мн.: Наука и техника, 1995. - С.
65.
2. Патент РФ 2047470 // Бюл. № 31. - 10.11.1995.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
100 Кб
Теги
by14287, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа