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

Рис. 33. Вращающийся пружинный инструмент для

динамического упрочнения

При такой обработке рабочее вращение передается от электродвигателя через редуктор и подшипниковый узел на дисковую державку 3, на наружной поверхности которой закреплена свернутая в кольцо цилиндрическая пружина. Отдельные витки 1 пружины при рабочем вращении державки инструмента играют роль деформирующих элементов, которые взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью вращающейся детали 2, установленной на токарно-винторезном станке. Упрочняющий инструмент, расположенный на суппорте станка, имеет защитный кожух.

Особенностью контактного взаимодействия совокупности деформирующих элементов с обрабатываемой поверхностью детали является осуществление динамического удара с проскальзыванием. При этом на обработанной поверхности формируется микрорельеф в виде своеобразных каплевидных слоев обработки, которые, обеспечивая хорошее смазывание, повышают работоспособность.

Рис. 34. Схема взаимодействия динамического пружинного

инструмента с обрабатываемой поверхностью детали

Методы поверхностного пластического деформирования, представленные в денном разделе заменяют традиционные методы финишной обработки алмазно-абразивным инструментом. Они обеспечивают равные с ним качественно-точно-стные характеристики и позволяют повысить долговечность и надежность изделий за счет дополнительного наклепа поверхностного слоя, что само по себе является положительным фактором и должно способствовать внедрению этих методов. В ситуации, когда станочный парк малых предприятий невелик, а его структура тяготеет к использованию токарных, фрезерных и сверлильных станков, данное направление, позволяющее значительно расширить технологические возможности этих станков, становится в ряде случаев незаменимым.

4.2.4. Поверхностно-чистовая обработка деталей

вибровыглаживанием

Метод рекомендуется для поверхностного упрочнения деталей и повышение качества поверхностей. Устройство для реализации метода представлено на рис. 35 /19/.

Рис. 35. Устройство для вибровыглаживания

На чертеже изображено предлагаемое устройство в плоскости, проходящей через ось качания ползуна и ось вращения привода его перемещения.

На корпусе 1 устройства установлен электродвигатель 2 привода инструмента 3 (алмазного выглаживателя со сферической рабочей поверхностью или стального шарика).

На валу 4 электродвигателя 2 закреплен эксцентрик 5 с эксцентриситетом "е". Через подшипниковую опору 6 в стакане 7 регулируемой тягой 8 он шарнирно соединен с осью 9 вилки 10 ползуна 11,установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющей 12. В полости А ползуна 11 консольно укреплен упругий стержень 13, на конце которого с помощью приспособления 14 крепят обрабатывающий инструмент 3.

Направляющая 12 снабжена цапфой 15, шарнирно установленной с помощью подшипниковых опор 16 в стакане 17, закрепленном на корпусе 1, причем ось цапфы параллельна оси вращения вала 4 электродвигателя 2. На другом конце цапфы 15 закреплен рычаг 18 с кулачком 19, взаимодействующим через толкатель 20 с пружиной 21 поджима инструмента 3 к обрабатываемой детали 22, для чего один конец пружины сжатия опирается на пяту 23, воздействующую на стержень 13.

Устройство регулирования силы сжатия пружины установлено на толкателе 20 и выполнено в виде резьбового соединения толкателя 20 с подвижным упором 24 и контргайкой 25. Стакан 26, в котором размещены пружина 21, пята 23 и упоры 24, закреплен на ползуне 11.

Устройство используют на токарных, фрезерных, шлифовальных и других металлообрабатывающих станках, где его устанавливают на стол вместо режущего инструмента и сообщают ему или обрабатываемой детали необходимые движения (в зависимости от конфигураций обрабатываемой поверхности).

Перед работой деталь 22 (или наоборот - устройство) подводят к инструменту 3, который упруго поджимают к ней за счет сжатия пружин 21, которое осуществляют поворотом толкателя 20 относительно упора 24.

При работе устройства вращение вала 4 электродвигателя 2 эксцентриком 5, его шарнирным соединением с тягой 8 и осью 9 преобразуется в возвратно-поступательные перемещения S ползуна 11, а вместе с ним и рабочего инструмента 3 по обрабатываемой детали 22.

В процессе плоскопараллельных перемещений тяги 8 и возвратно-поступательных движений S ползуна 11 вместе с последним в подшипниковых опорах 16 совершает качания  направляющая 12. При этом она через ползун 11 и стержень 13 сообщает инструменту 3 еще и поперечные к 3 возвратные движения, что в совокупности с движениями детали 22 по продольной строке S_n обеспечивает инструменту особо сложные траектории.

Технологические возможности устройства расширяются еще и за счет того, что сила поджима инструмента 3 к детали в процессе его указанных качаний периодически изменяется за счет соответствующего периодического изменения силы сжатия пружины 21, которое осуществляется смещениями толкателя 20 от кулачка 19 в процессе его качаний в подшипниковых опорах 16 вместе с упомянутыми качаниями направляющей 12.

Необходимые формы траекторий инструмента и силы его поджима в процессе его периодических перемещений подбирают экспериментально по условиям эксплуатации детали и при проектировании профиля кулачка 19.

Применение одного и того же привода как для возвратно-поступательных перемещений инструмента, так и для его качаний вокруг оси цапфы, также упрощает конструкцию устройства, повышает надежность его работы.

5. Расширение технологических

ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ

5.1. Использование токарных станков для шлифования

5.1.1. Доводочное шлифование

Метод доводочного шлифования был разработан автором данного пособия и внедрен на Воронежском заводе горнообогатительного оборудования при шлифовании деталей из феррито-бариевых магнитов. Позднее аналогичное решение было разработано в Институте сверхтвердых материалов АН Украины. В настоящее время, после того, как оно прошло производственную проверку на многих заводах, его можно рекомендовать для широкого внедрения.

Способ алмазного доводочного шлифования цилиндрических деталей заключается б том, что оси вращения детали и алмазного чашечного круга перекрещиваются под углом, близким к прямому. Круг, перемещаясь вдоль своей оси, верхним или нижним краем торца прижимается к детали с постоянным усилием (рис. 36). Обработка ведется как бы кругом бесконечного радиуса, при этом длина следа единичного зерна может быть увеличена в 5-8 раз.

Рис. 36. Схема шлифования торцом алмазного чашечного круга

Один из наиболее простых вариантов приспособления (рис. 37), предназначенного для работы на универсальном токарном станке, включает в себя стандартные узлы, серийно выпускаемые промышленностью /20/. Приспособление состоит из шлифовальной головки универсально-заточного станка ЗА64М с установленным на ней электромотором, который с помощью клиноременной передачи вращает шпиндель головки с оправкой. Оправка (рис. 38)состоит из корпуса 1, пружины 2 и стакана 3, который может скользить по корпусу вдоль его оси, но вращается с ним благодаря фиксирующему пальцу 4.

Рис. 37. Приспособление для шлифования торцом

алмазного чашечного круга

Приспособление, представленное на рис. 37, состоящее, в основном, из стандартных узлов, может быть выполнено и в нестандартном виде. При таком подходе шлифовальный круг устанавливается на вал электродвигателя при помощи подпружиненной оправки, а сам электродвигатель расположен на плите, монтируемой в резцедержателе токарного станка. Если необходимо варьировать частоту вращения шлифовального круга, то его устанавливают на шпиндель, связанный с электродвигателем системой шкивов или вариатором. Более совершенная конструкция подпружиненной оправки представлена на рис. 39.

Рис. 38. Пружинная оправка для поддержания постоянной нормальной силы

Рис. 39. Подпружиненная оправка

Для повышения жесткости и улучшения условий смазки модернизирован шпиндельный узел, в результате чего выступающая часть полого шпинделя 4 служит направляющей оправки. Рабочая поверхность стакана 1 покрывается баббитовым слоем, протачивается и доводится. Благодаря этому стакан плавно перемещается и одновременно гасит вибрации шпинделя. Приводной шкив 6 имеет резервуар для масла. Под действием пружины 9, передающей усилие на манжету 8, через отверстия в болте 7 и радиальные отверстия 3 в шпинделе масло надавливается в зону скольжения оправки. Утечка масла предохраняется двумя резиновыми уплотнениями 5.

Доводочное шлифование стабильно обеспечивает шероховатость обработанных поверхностей в пределах R_a = 0,16-0,02 мкм, снижает трудоемкости обработки до десяти раз. Этот метод особенно удобен для шлифования крупногабаритных деталей. Так, например, для шлифования вала диаметром 1500 мм нужен крупногабаритный кругло-шлифовальный станок и шлифовальный круг диаметром 800-1000 мм, а для доводочного шлифования достаточен круг диаметром 150 мм.