Патент на изобретение №2290280

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2290280 (13) C1
(51) МПК

B23C5/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 17.12.2010 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 2005122810/02, 18.07.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

18.07.2005

(46) Опубликовано: 27.12.2006

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
SU 824969 A, 30.04.1981. SU 619196 A, 27.06.1978. SU 1329762 A1, 08.01.1986. SU 1491133 A1, 07.07.1989. RU 2090342 C1, 20.09.1997. US 5901403 A, 11.05.1999.

Адрес для переписки:

302020, г.Орел, Наугорское ш., 29, ОрелГТУ, Проректору по НР и МС Ю.С.Степанову

(72) Автор(ы):

Степанов Юрий Сергеевич (RU),
Киричек Андрей Викторович (RU),
Харламов Геннадий Андреевич (RU),
Тарапанов Александр Сергеевич (RU),
Афанасьев Борис Иванович (RU),
Василенко Юрий Валерьевич (RU),
Фомин Дмитрий Сергеевич (RU),
Самойлов Николай Николаевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Орловский государственный технический университет” (ОрелГТУ) (RU)

(54) ИГЛОФРЕЗА СО СТАТИКО-ИМПУЛЬСНЫМ НАГРУЖЕНИЕМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к обработке материалов резанием, к обработке отверстий заготовок из металлов. Иглофреза содержит корпус с гнездами, в каждом из которых свободно размещен стакан с пучком ворса. Корпус выполнен в виде оправки с радиально расположенными гнездами, в поперечном сечении представляющими собой прямоугольник с закругленными углами. Каждое гнездо на внутренней поверхности имеет выточку, а на наружной поверхности стакана, имеющего форму, ответную форме гнезда, выполнен буртик, причем в выточке гнезда расположена пружина сжатия, упирающаяся в упомянутый буртик стакана. При этом днище стакана выполнено под острым углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси стакана, и контактирует с конической поверхностью с углом волновода, который расположен в центральном продольном отверстии оправки. На торец волновода воздействует боек, соосно установленный в центральном продольном отверстии оправки, а на противоположный торец волновода воздействует винтовая цилиндрическая пружина сжатия. При этом на оправке установлено кольцо с отверстиями для пучков ворса. Технический результат: расширение технологических возможностей за счет управления глубиной срезаемого слоя и микрорельефом внутренней поверхности, интенсификация процесса путем приложения постоянной статической нагрузки и переменной импульсной нагрузки, позволяющей повысить качество, производительность и добиться упрочнения обрабатываемой поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, к обработке материалов резанием, в частности к обработке отверстий заготовок из металлов.

Известна цилиндрическая щетка, содержащая установленную на корпусе обойму с цилиндрическими гнездами, в каждом из которых размещен стакан с пучком ворса, и упругий элемент, расположенный под стаканами и контактирующий с корпусом, при этом стаканы установлены в гнездах свободно, каждое гнездо на внутренней поверхности имеет кольцевую проточку, а на наружной поверхности стакана выполнен кольцевой выступ, ширина которого меньше ширины проточки гнезда, причем упругие элементы размещены в канавках корпуса, кроме того, на упругих элементах смонтированы отражатели [1].

Известная цилиндрическая щетка не позволяет производить резание неровностей значительной глубины, не позволяет управлять усилием прижатия пучков ворса к обрабатываемой поверхности, т.е. не позволяет управлять глубиной резания, что снижает производительность и качество обработки.

Задача изобретения – расширение технологических возможностей за счет управления глубиной срезаемого слоя и микрорельефом внутренней поверхности, интенсификация процесса путем приложения постоянной статической нагрузки и переменной импульсной нагрузки, позволяющей повысить качество, производительность и добиться упрочнения обрабатываемой поверхности за счет использования инструмента специальной формы.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой иглофрезы со статико-импульсным нагружением, предназначенной для обработки отверстий, которая содержит корпус с гнездами, в каждом из которых свободно размещен стакан с пучком ворса, причем корпус выполнен в виде оправки с радиально расположенными гнездами, в поперечном сечении представляющими собой прямоугольник с закругленными углами, каждое гнездо на внутренней поверхности имеет выточку, а на наружной поверхности стакана, имеющего форму, ответную форме гнезда, выполнен буртик, причем в выточке гнезда расположена пружина сжатия, упирающаяся в упомянутый буртик стакана, при этом днище стакана выполнено под острым углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси стакана, и контактирует с конической поверхностью с углом волновода, который расположен в центральном продольном отверстии оправки, кроме того, на торец волновода воздействует боек, соосно установленный в центральном продольном отверстии оправки, а на противоположный торец волновода воздействует винтовая цилиндрическая пружина сжатия, при этом на оправке установлено кольцо с отверстиями для пучков ворса.

Особенности конструкции поясняются чертежами.

На фиг.1 представлена предлагаемая иглофреза, общий вид с частичным разрезом и схема обработки отверстия; на фиг.2 – вид слева по А на фиг.1.

Предлагаемая иглофреза 1 служит для обработки отверстий в заготовках 2 со статико-импульсным нагружением пучков ворса 3.

Иглофреза 1 содержит корпус с гнездами 4, в каждом из которых свободно размещен стакан 5 с пучком ворса 3. Корпус выполнен в виде оправки с радиально расположенными гнездами 4, в поперечном сечении представляющими собой прямоугольник с закругленными углами. Каждое гнездо 4 на внутренней поверхности имеет выточку 6, а на наружной поверхности стакана 5, имеющего форму, ответную форме гнезда 4, выполнен буртик 7, при этом в выточке 6 гнезда 4 расположена пружина сжатия 8, упирающаяся в упомянутый буртик 7 стакана 5. Пружина сжатия 8 имеет форму стакана и выполнена винтовой.

Благодаря действию пружин 8 создается статическая нагрузка Рст на пучки ворса, действующая по нормали на обрабатываемую поверхность заготовки. Изменением жесткости пружин 8 управляют глубиной резания.

Днище 9 стакана 5 выполнено под острым углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси стакана 5, и контактирует с конической поверхностью с углом волновода 10, который расположен в центральном продольном отверстии оправки. Волновод 10 помимо конической поверхности имеет цилиндрическую часть, которой он контактирует с поверхностью отверстия оправки иглофрезы 1.

На торец волновода 10 со стороны цилиндрической части воздействует боек 11, соосно установленный в центральном продольном отверстии оправки, а на противоположный торец волновода 10 воздействует винтовая цилиндрическая пружина сжатия 12, которая перемещает волновод 10 в первоначальное положение после снятия импульсной нагрузки Римп (вправо, см. фиг.1).

Для удержания стаканов 5 с пучками ворса 3 в гнездах 4 при нахождении иглофрезы вне рабочем состоянии и вне заготовки на оправке установлено кольцо 13 с отверстиями для пучков ворса 3.

В качестве механизма импульсного нагружения иглофрезы применяется гидравлический генератор импульсов [2, 3]. Заготовке сообщают вращательное движение, а предлагаемой иглофрезе – продольную подачу. Периодическую импульсную Римп нагрузку прикладывают в направлении продольной подачи и благодаря клиноплунжерному механизму, состоящему из стаканов с наклонным днищем и конической части волновода, направляют ее по нормали к обрабатываемой поверхности.

Периодическую импульсную нагрузку Римп осуществляют с помощью бойка 11, воздействующего на торец волновода 10, который своим конусом радиально разводит стаканы 5 с ворсом 3. С целью отвода волновода 10 после удара на свободный торец волновода воздействует винтовая цилиндрическая пружина сжатия 12 (ГОСТ 13766-68).

В результате удара бойка 11 по торцу волновода 10 в бойке и волноводе возникают ударные и противоположно направленные импульсы одинаковой амплитуды и продолжительности, каждый из которых будет воздействовать на стаканы 5, на пучки ворса 3 и на обрабатываемую поверхность с цикличностью, равной двойной продолжительности импульсов. Дойдя до обрабатываемой поверхности, ударный импульс распределяется на проходящий и отражающий. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы деформации, которая интенсифицирует процесс резания и упрочняет поверхностный слой обработанного отверстия.

Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами инструмента.

Глубина упрочненного слоя, обработанного предлагаемой иглофрезой, достигает 0,5…1,5 мм. Наибольшая степень упрочнения составляет 15…30%.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, обработанного и упрочненного предлагаемой иглофрезой, проведены экспериментальные исследования обработки гильзы с использованием специального стенда. Значения технологических факторов (частоты ударов, радиус инструмента, величина подачи) выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность ударного воздействия на элементарную площадку обрабатываемой поверхности в диапазоне 6…10. Дальнейшее увеличение кратности деформирующего воздействия ведет к разупрочнению.

Величина силы статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности составляла Pст25…40 кН; Римп=255…400 кН. Заготовки из стали 40Х; исходная твердость “сырых” образцов – HV 270…280. Глубина упрочненного статико-импульсной обработкой слоя составила 0,9…1,2 мм.

Глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя статико-импульсной обработкой показали, что максимальные остаточные напряжения находятся близко к поверхности, как при чеканке, что благоприятно для большинства сопрягаемых деталей механизмов и машин. Сравнение глубины напряженного и упрочненного слоя, градиента напряжений и градиента наклепа показывает, что глубина напряженного слоя в 1,1…1,3 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией поверхностного пластического деформирования.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемой иглофрезой предельная величина шероховатости составляет Ra=0,8 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 2,5 раза.

Микровибрации в процессе, реализуемом предлагаемой иглофрезой, благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Наложение малого по амплитуде колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на инструмент, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Колебания способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность инструмента периодически “отдыхает”, что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях колебаний резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.

Таким образом, предлагаемая иглофреза позволяет расширить технологические возможности за счет управления глубиной срезаемого слоя и микрорельефом внутренней поверхности, интенсифицировать процесс путем приложения постоянной статической нагрузки и переменной импульсной нагрузки, позволяющей повысить качество, производительность и добиться упрочнения обрабатываемой поверхности.

Источники информации

1. А.С. СССР 824969, МКИ3 А 46 В 7/10. Цилиндрическая щетка. Берков Б.В. 2809273-12; 08.08.79; 30.04.81. Бюл. №16 – прототип.

3. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. №34.

Формула изобретения

Иглофреза со статико-импульсным нагружением для обработки отверстий, содержащая корпус с гнездами, в каждом из которых свободно размещен стакан с пучком ворса, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде оправки с радиально расположенными гнездами, в поперечном сечении представляющими собой прямоугольник с закругленными углами, каждое гнездо на внутренней поверхности выполнено с выточкой, а стакан выполнен имеющим форму, ответную форме гнезда, и с буртиком на его наружной поверхности, причем в выточке гнезда расположена пружина сжатия, упирающаяся в упомянутый буртик стакана, а днище стакана выполнено под острым углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси стакана, и контактирующим с конической поверхностью с углом волновода, который расположен в центральном продольном отверстии оправки с возможностью воздействия на его торец бойка, соосно установленного в центральном продольном отверстии оправки, а на противоположный торец волновода воздействует винтовая цилиндрическая пружина сжатия, при этом на оправке установлено кольцо с отверстиями для пучков ворса.

РИСУНКИ


MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 19.07.2007

Извещение опубликовано: 27.02.2009 БИ: 06/2009


Categories: BD_2290000-2290999