9. Оборудование и технология для ппд (обкатывание, выглаживание, ультразвуковая обработка, чеканка, упрочнение проволочным инструментом, обработка дробь и др.)

9.1. Приспособления для обкатки роликами и шариками

В связи с большим разнообразием деталей, подвергающихся поверхностному пластическому деформированию, различными условиями выполнения этого процесса, разработано большое число приспособлений.

На рис. 9.1 представлены схемы роликовых накаток.

Рис. 9.1. Роликовые накатки

Однороликовая накатка (рис. 9.1, а) имеет цилиндр 1, пружину 2, державку 3. Накатка закрепляется в суппорте токарного станка. В зависимости от назначения накатки меняют профиль рабочей части ролика 4.

Трёхроликовую накатку (рис. 9.1, б) устанавливают на специальных направляющих вместо суппорта или рядом с ним. Особенность этой накатки заключается в том, что она имеет возможность самоцентрироваться. Накатка состоит из коромысла 2, роликов 3 и 4, установленных в корпусе 5, пружины 6, динамометра 7 и винта 7, при вращении которого происходит сжатие пружины, а ролик 3, установленный на качающемся коромысле, прижимается к заготовке.

Для обкатки деталей применяют также шариковые накатки, схемы которых представлены на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Шариковые накатки:

а – одношариковая с опорой шарика на два подшипника; б – одношариковая

с опорой шарика на один подшипник; в - трехшариковая

Для предохранения шарика 2 от выпадения его укладывают в бронзовую скобу 1. Шарик упирается на подшипники 3, посаженные на оси 4. Усилие обкатки регулируется пружинами. В качестве оборудования используют токарные, строгальные и специальные станки.

Трёхроликовое приспособление для упрочнения поверхности крупных прямых валов предназначено для валов диаметром 120…200 мм методом вдавливания роликов в обкатываемую поверхность с помощью системы рычагов и тарированных пружин. Детали, установленной в центре станка, при обработке придают вращение, а приспособление с упрочняющими роликами, обхватывающими поверхности, перемещается суппортом вдоль оси станка.

Головка для чистовой раскатки поверхностей цилиндрических отверстий на расточном или токарном станке состоит из корпуса, комплекта роликов со сферической поверхностью, установленных в сепараторе. В собранном виде ролики заводятся в обрабатываемое отверстие. Осевое усилие при раскатывании воспринимается корпусом головки через муфту. Диаметр обрабатываемых отверстий составляет 65…160 мм; припуск на раскатывание – 0,03…0,06 мм; частота вращения при раскатке – 100…120 об/мин; шероховатость – Ra = 0,16…0,32 мкм.

Многороликовая раскатка предназначена для чистовой обработки отверстий больших диаметров пневматических цилиндров, стальных корпусов редукторов и аналогичных деталей. Обработку отверстий производят на специальных станках глубокого сверления.

Раскатка состоит из оправки, кольца, роликов, обоймы, опорной и контропорной гайки и упорного однорядного шарикоподшипника. Работает раскатка в комплекте с борштангой, установленной на станке, и соединена с ней резьбовым соединением. При раскатке обильно подают охлаждающую жидкость. Диаметр обрабатываемых отверстий составляет 80…500 мм; шероховатость поверхности после раскатывания – Ra = 2,5…0,63 мкм; масса – до 253 кг.

При прочих равных условиях производительность процесса накатывания определяется допустимой скоростью накатывания и продольной подачей. Скорость ограничивается главным образом конструкцией опор рабочего ролика, а подача пропорциональна длине пластического контакта ролика с деталью.

Располагая усилием накатывания, ограничиваемым характеристикой станка или жёсткостью обрабатываемой детали, стремятся с целью получения вытянутого в направлении подачи пятна контакта применять ролики возможно меньшего диаметра с большим профильным радиусом.

При всём разнообразии конструкций роликовых узлов, связанных с конкретным назначением накатывающих устройств, можно выделить три наиболее распространённые формы: двухопорные, вкладывающиеся и консольные роликовые узлы.

На рис. 9.3 представлены схемы различных роликовых узлов.

Рис. 9.3. Роликовые узлы

Двухопорный роликовый узел (рис. 9.3, а) содержит ролик, установленный на игольчатом радиальном подшипнике и двух упорных шарикоподшипниках на оси, закреплённой по схеме двухопорной балки и выполняющей одновременно роль внутренней опоры игольчатого подшипника. Такая схема обеспечивает высокую компактность конструкции и при правильно выбранных размерах высокую стойкость роликов.

В ряде случаев удобно применять вкладывающиеся роликовые узлы (рис. 9.3, б). Дорожка качения игл в этой конструкции углублена в тело оси относительно установочных концов на величину, близкую к половине диаметра иголки. Собранный роликовый узел вкладывают в расточки головки и фиксируют стопорными винтами.

Для накатывания поверхностей, ограниченных уступами, применяют консольные роликовые узлы (рис. 9.3, в). Расстояние между подшипниками узла в два раза больше, чем между роликом и ближайшим к нему подшипником, а сила, воспринимаемая этим подшипником, в 1,5 раза больше усилия накатывания. Второй подшипник несёт нагрузку, равную половине усилия накатывания. В связи с этим в роликовом узле можно использовать подшипники разных серий, что позволяет несколько укоротить ось, однако с целью унификации, как правило, применяют одинаковые подшипники.

Для применения накатывающих инструментов с рабочими роликами кругового профиля большое значение имеет постоянство усилия накатывания. Колебания усилия накатывания вызывают изменения угла вдавливания ролика, а это приводит к волнистости накатанной поверхности. Волнистость удаётся предотвратить при угле вдавливания не более 2^о30^′. Предотвращение волнистости накатанной поверхности достигается также стабилизацией усилия накатывания. При постоянном усилии накатывания и точно изготовленном ролике процесс деформации металла происходит равномерно и становится допустимым применение увеличенных углов вдавливания. При этом происходит смятие более грубых неровностей поверхности, совмещение чистового и упрочняющего накатывания, производительность процесса ППД повышается.

Постоянство усилия накатывания зависит от жёсткости накатывающего инструмента.

Особое внимание уделяется механизму передачи усилия на ролик. Уменьшение колебаний усилия при накатывании, например, в гидравлических устройствах – реальный путь повышения эффективности ППД.

Известна конструкции шариковых малогабаритных обкатников, в которых, в качестве упругой опоры, используют гидропласт. Замена жёсткой металлической опоры гидропластом позволяет уменьшить трение шара об опору (при работе со смазкой образуется неразрываемая масляная плёнка) и значительно увеличить скорость обкатывания (до 1000 м/мин и более). Шар обкатника может поддерживаться жидкостью или пластической смазкой, как показано на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Одношариковый обкатчик, опорой которого

служит масло, находящееся под избыточным давлением

Корпус 1 обкатника имеет с одной стороны хвостовик, закрепляемый в резцедержателе станка. С другой стороны корпуса крепится крышка 2, снабжённая центральным отверстием, в котором установлен подпружиненный деформирующий шарик 3 с манжетным уплотнением 4. Пружина служит только для удобства монтажа шара и в дальнейшей работе не участвует. Внутри корпуса выполнена камера 5, в которую залито масло. Давление на шар можно создать несколькими способами: наворачивая крышку 2 на корпус, тем самым уменьшая объём внутри камеры, или подсоединяя через штуцер масляный насос. При создании избыточного давления масла внутри камеры шар плотно прижимается к крышке корпуса и препятствует вытеканию масла. В процессе работы за счёт давления шара в поверхность детали образуется зазор между шаром и отверстием крышки и шар с минимальным моментом трения производит обкатывание. В этом случае вытеканию масла препятствует манжетное уплотнение.