3.Накатывание наружных поверхностей вращения
3.1.Схема процесса, инструмент, оборудование
Накатывание – ППД при качении инструмента по поверхности деформируемого материала (ГОСТ 18296-72).
На рис. 3.1 приведена схема накатывания цилиндрической заготовки 1 на токарном станке. В качестве рабочих тел при накатывании используют ролик 2 или шарик 3. Ролики изготовляют из сталей: легированных – ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, углеродистых инструментальных – У10А, У12А, быстрорежущих – Р6М5, Р9, твёрдого сплава ВК8. Твердость рабочей поверхности роликов из сталей – HRC 62…65, параметр шероховатости Ra ≤ 0,1 мкм.
Применяют “жёсткую” или “упругую” схемы накатывания. При “упругой“ схеме “a” (рис. 3.1) рабочее тело 3 прижимается к обрабатываемой поверхности с помощью какого-либо упругого элемента (винтовой пружины сжатия 4, блока тарельчатых пружин, пружинящей державки и т.д.), который создаёт необходимую силу накатывания Р.
Рис. 3.1. Схемы накатывания наружной цилиндрическойповерхности
При “жёсткой” схеме “б” (рис. 3.1) упругий элемент в накатном приспособлении (накатнике) отсутствует. Накатной ролик 2 монтируют на оси 5, которая опирается на подшипники 6, установленные в отверстиях державки 7. Последняя закрепляется в резцедержавке 8 станка. Сила накатывания Р создаётся за счет натяга i (рис. 3.1) – перебега периферии ролика 2 за образующую заготовки 1. Необходимую величину натяга обеспечивают при настройке станка.
Таким образом, при использовании обеих схем рабочее тело вдавливается в поверхность заготовки с силой Р. При этом в зоне контакта на поверхности образуется пластический отпечаток, который при соответствующей кинематике станка постепенно распространяется по всей поверхности заготовки.
На рис. 3.2 приведены основные формы роликов, применяемых при накатывании.
Рис. 3.2. Формы накатных роликов
а) – ролик
б) ролик с цилиндрическим пояском
в) ролик с закругленной деформирующей частью
Типовая конструкция универсального однороликового накатного приспособления приведена на рис. 3.3. В отверстиях штока 1 установлены подшипники 2, на которые опирается ось 3. На оси 3 смонтирован накатной ролик 4. Шток 1 вложен в отверстия корпуса 5 и крышки 6. Внутри корпуса 5 находится тарированная пружина 7, воздействующая на торец штока 1 через шайбу 8. Шпонка 9 не позволяет штоку 1 повернуться вокруг его оси. Гайка 10 служит для регулировки предварительного натяга пружины 7.
Рис. 3.3. Однороликовое накатное приспособление
На рис. 3.4 приведена конструкция одношарикового накатника. В нем шарик 1 опирается на подшипник 2 и удерживается от выпадения колпачком 3 . Остальное ясно из рисунка.
3
1 2
Рис. 3.4. Одношариковый накатник
Классификация накатных приспособлений:
По виду рабочих тел:
шариковые;
роликовые (с материальной осью вращения и без неё).
По количеству рабочих тел:
однороликовые (одношариковые);
двух-, трехроликовые;
многороликовые (сепараторные, охватывающие).
У многороликовых накатников ролики располагаются в один или два ряда.
На рис. 3.5 приведена типовая компоновка трехроликового накатного приспособления. В нём силы накатывания от каждого ролика (шарика) взаимно уравновешиваются внутри корпуса приспособления и не передаются на подшипники шпинделя. Кроме того появляется возможность либо увеличить осевую подачу втрое (при одинаковом диаметре шариков), либо совместить за один рабочий ход упрочняющее (шариком меньшего диаметра) и сглаживающее (шариком большего диаметра) накатывание.
Рис. 3.5. Трехроликовое накатное приспособление
Для накатывания чаще всего используют универсальные станки токарной группы: токарно-винторезные, револьверные, карусельные и т.п. Во многих случаях проводят их целевую модернизацию.
Применяют также специальные станки. В частности, выпускаются станки для накатывания шеек вагонных и локомотивных осей, автоматы АОС-20 и АОС-60 для накатывания цилиндрических деталей типа штоков, станки Б-056 для накатывания стержней и т.д.
Отечественный станок БОС-1 предназначен для бесцентрового накатывания цилиндрических заготовок диаметром 6-65 мм, длиной до 5000мм, силой до 40 кН в наладочном, полуавтоматическом или автоматическом режимах. Он обеспечивает снижение параметра шероховатости Ra у заготовок с исходной величиной Ra=1,25–2,5 мкм и с твердостью до HRC 35 в 15–20 раз, а у заготовок с твердостью до HRC 50 – в 8–10 раз.