Материал: Расширение технологических возможностей станков и станочных комплексов. Пачевский В.М., Яценко С.Н

Для обработки торцевых поверхностей предназначена обкатка, представленная на рис. 25.

В этой конструкции обкатывающий ролик I, сидящий на оси 3, закреплен в державке 2 и обкатывает торцевую поверхность детали 4, закрепленную в планшайбе 5 карусельного станка.

Для упрочняющего обкатывания валов большого диаметра на Уралмашзаводе используется мощное однороликовое приспособление (рис. 26).

В сварном корпусе 5 приспособления перемещаются два штока 3 и 4 с пружинами 6 и 7. Изменением длины пружины регулируется усилие обкатывания, которое достигает максимальной величины при полном сжатии обеих пружин. Усилие нижней пружины передается на ролик непосредственно, тогда как усилив верхней - через рычаг, образованный щеками 13. Рабочий ролик 11 установлен не игольчатом подшипнике в самоустанавливающейся головке 1, которая своими цапфами крепится в валике 2. Осевые усилия на ролики воспринимаются шариковыми упорными подшипниками. Вилка 2 цилиндрическим хвостовиком входит в расточку нижнего штока 3 и крепится штревелем 10. Для разгрузки ролика в момент отвода и подвода приспособления при сжатых на рабочее усилие пружинах служат гайки 8 и 9, позволяющие замкнуть усилие пружин внутри корпуса приспособления. Посредством кронштейна 12 приспособление крепится в резцедержателе станка.

Рис. 25. Однороликовый инструмент для обкатывания

торцевых плоских поверхностей

Рис. 26. Пружинное приспособление для обработки валов

самоустанавливающимся роликом

На рис. 27 показана конструкция гидравлического приспособления с самоустанавливающимся роликом.

В корпус 4 приспособления вставлена пиноль 5, заканчивающаяся вилкой. Самоустанавливающаяся головка 2 с рабочим I и опорными 3 роликами устанавливается в вилке на цапфах. Радиальное усилие передается пиноли от гидравлического силового цилиндра 7 через пакет тарельчатых пружин б, служащих для стабилизации усилия в процессе обкатки. Усилие регулируется посредством нагрузочного винта 8, Давление в гидросистеме, а значит и усилие обкатки, контролируется по показаниям манометра 10. Приспособление крепится в резцедержателе станка при помощи кронштейна 9 и без предварительной выверки поджимается к обрабатываемой поверхности. Ролик в результате поворота головки в цапфах вилки самоустанавливается относительно образующей вала, исключая возможность образования волнистости на обкатываемой поверхности.

Рис. 27. Гидравлическое приспособление с

самоустанавливающимся роликом

Исследование обкатывания широкими самоустанавливающимися роликами свидетельствует о высокой эффективности процесса, особенно при чистовой обработке на низких скоростях (крупные детали в тяжелом машиностроении). Обкатывание грубо обточенных поверхностей улучшает шероховатость поверхности. Так, при обкатывании поверхности с предварительной обработкой R_а = 40 мкм удается достигнуть шероховатости R_а = 1,25 мкм.

Инструменты, предназначенные для обработки в упор (рис. 28), отличаются от рассмотренных ранее лишь формой рабочих роликов, имеющих шейки со стороны меньшего диаметра, и конструкцией сепаратора с открытыми клиновидными пазами. Ролики в собранном виде выступают на 0,5-1,0 мм за передний торец инструмента, что позволяет обрабатывать поверхность по всей длине.

Головка (рис. 28. а) предназначена для обработки глухих отверстий. Обкатка (рис. 28. б) используется для обработки наружных цилиндрических поверхностей небольших диаметров на деталях, закрепленных в патронах или приспособлениях станка. Возможна обработка и ступенчатых валов. Для возврата роликов в рабочее положение по окончании цикла обработки в корпусе обкатки установлена винтовая пружина.

Рис. 28. Многороликовые головки для обкатывания в упор: внутренних (а) и наружных (б) цилиндрических поверхностей

4.2.2. Поверхностно-пластическое деформирование

инструментом сепараторного типа

Отличительной особенностью сепараторного инструмента прерывистого действия является то, что его ролики выполняются цельными и располагаются в инструменте в гнездах специального сепаратора.

Ротационный инструмент сепараторного типа состоит в основном из следующих элементов: рабочего деформирующего элемента, сепаратора, опорного (нажимного) конуса, державки или корпуса. Конструктивное исполнение этих деталей определяет разновидности инструмента. Сепараторный инструмент по форме деформирующего элемента можно разделить на шариковый и роликовый. Основные качественные зависимости процесса обработки роликовым и шариковым инструментом одинаковы, однако каждая группа инструмента имеет свои особенности, обусловленные в конечном счете геометрией деформирующего элемента.

Типовая конструкция жесткого шарикового дорна представлена на рис. 29.

Рис. 29. Жесткий шариковый дорн

Расположенные по окружности шары 7 катятся по закаленной (HRС 58-61) полированной конической втулке 8, напрессованной на оправку дорна 11. Слева и справа шары опираются на упорные шарикоподшипники 5, посаженные на установочный фланец 4 и муфту 9.

Установочный фланец, скользящий по тяге 1, служит для регулирования легкости вращения шаров 7, катящихся между упорными подшипниками по конической втулке. Муфта 9 скользит в оправке 11 дорна. Шары отделяются один от другого сегментами сепаратора 6, выполненного в виде двух склепанных колец с гнездами.

Муфта 9 и установочный фланец 4 связаны между собой тягой 1 и штифтом 10, причем тяга свободно входит в осевое отверстие оправки, а штифт запрессован в муфту и тягу.

Подвижная система дорнов (установочный фланец 4, гайка 2 с шайбой 3, муфта 9, подшипники 5 и шары 7, разделенные сегментами сепаратора 6) может перемещаться вдоль его оси. При этом шары, перемещаясь по конической втулке 8, изменяют рабочий диаметр дорна, увеличивая или уменьшая его в зависимости от направления перемещения.

Для фиксирования положения подвижной системы дорна служит разрезная гайка 12 со стопорным винтом 13. Установка дорна на необходимый размер производится по кольцу-калибру в положении, при котором торец муфты 9 упирается в разрезную гайку 12.

Для предотвращения проворачивания конусной втулки 8 на оправке 11 в процессе обкатывания дорн имеет зажимную гайку со стопорной шайбой.

СОЖ подается по отверстию в хвостовик оправки до окна, служащего для перемещения штифта, и дальше по наружным канавкам оправки к шарам. В отверстии хвостовика оправки имеется фильтр 15 для очистки смазывающей жидкости. Хвостовик оправки имеет резьбу для крепления в борштанге станка глубокого сверления.

Для того, чтобы на холостом ходу дорн не провисал и не царапал обрабатываемую поверхность, он имеет направляющие колодки 17, которые посредством винтов 18 и шайб 16 закреплены на муфте 9.

Дорн крепится своим коническим хвостовиком в пиноли задней бабки или в борштанге токарного станка.

При выходе из обрабатываемого отверстия подвижная система дорна смещается под воздействием пружины 14 в направлении, противоположном движению дорна, до упора штифта в переднюю стенку окна оправки, вследствие чего шары перемещаются на меньший диаметр конической втулки, и дорн свободно выходит из обрабатываемого отверстия.

Недостатком инструмента сепараторного типа является некоторая ограниченность в регулировке диаметральных размеров при переналадке. Однако это не может быть препятствием для широкого применения метода.

4.2.3. Применение упругого инструмента для проведения ппд

Идея поверхностного пластического деформирования может реализовываться инструментом несколько иной конструкции, которую можно условно назвать упругой /18/. В частности, эффективным является метод обработки металлической щеткой (рис. 30).

Рис. 30. Схема обработки деталей металлической щеткой:

1 - деталь; 2 - щетка

Щетки, используемые в качестве инструмента, характеризуются высокой стойкостью и низкой стоимостью. Они бывают цилиндрическими, торцевыми, с залитой ступенчатой частью, комбинированными. От обрабатывающих лезвийных инструментов - иглофрез - металлические щетки отличаются более высоким коэффициентом заполнения, существенно большей длиной свободного вылета ворса и меньшей толщиной проволоки.

Обработка деталей вращающимися металлическими щетками позволяет механизировать и автоматизировать целый ряд ручных трудоемких операций, значительно облегчает условия труда и улучшает качество деталей. Данный метод целесообразно применять для черновой обработки поверхности.

Схема статического ППД деталей с цилиндрической поверхностью с помощью цилиндрической пружины представлена на рис. 31.

В подшипниках 2 корпуса 1 установлен вал 3, на котором размещен деформирующий инструмент в виде цилиндрической пружины 4. Наружный диаметр пружины не кратен диаметру обрабатываемой цилиндрической поверхности детали 5.

Рис. 31. Схема ППД деталей цилиндрической пружиной

Сила деформирования создается в результате взаимодействия корпуса с упругим элементом 6. Обработку ППД осуществляют при вращении детали. При этом сам инструмент вращается за счет контактного трения.

Рис. 32. Вращающийся дисковый упрочняющий инструмент с плоскими пружинами

Недостатком таких пружинных деформирующих инструментов для ППД является то, что они предназначены, в основном, для обработки наружных цилиндрических поверхностей вращения. Более широкими возможностями обладает вращающийся дисковый упрочняющий инструмент с плоскими пружинами для обработки плоских и цилиндрических фасонных поверхностей (рис. 32). Этот инструмент имеет деформирующие утолщения 1, расположенные на концах отрезков 2 пружинной проволоки. Последние жестко закреплены на вращающемся диске 3, в результате чего деформирующие утолщения взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью детали 4.

При проектировании инструментов для отделочно-упроч-няющей обработки ППД было предложено установить на дисковой державке свернутую в кольцо цилиндрическую пружину. Благодаря этому наружные части витков пружины стали играть роль деформирующих элементов. На рис. 33 показан вращающийся пружинный инструмент для динамического упрочнения ППД, а на рис. 34 - схема взаимодействия динамического пружинного инструмента с обрабатываемой поверхностью детали..