Zwiększenie wydajności obrabiarek CNC przez stosowanie w obróbce gładkościowo-dokładnościowej nagniatania wielokulkowymi toczno-ślizgowymi narzędziami

2.6. Patent nr 86106 - Urządzenie do dogniatana powierzchni płaskich i kształtowych

Twórca wynalazku: Bogdan Zając (Politechnika Częstochowska); opublikowano 15.10.1976 r.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do dogniatania powierzchni płaskich i kształtowych, jednocześnie na całej szerokości powierzchni dogniatanej, umożliwiające zwiększenie twardości, gładkości i odporności na ścieranie obrabianej powierzchni.

Znane urządzenie do dogniatania powierzchni płaskich i niektórych powierzchni kształtowych składa się z trzpienia z naciętym wzdłuż linii śrubowe) rowkiem, którego początek i koniec łączy kanał wewnętrzny, tworząc obieg zamknięty elementów dogniatających, zabezpieczonych przed wypadaniem z rowka osłoną. Dogniatanie odbywa w przy jednoczesnym toczeniu i ślizganiu się elementów dogniatających, przykładowo kulek.

Urządzenie do dogniatania powierzchni płaskiej, jednocześnie na całej szerokości tej powierzchni, znane jest z polskiego opisu patentowego Nr 64227. Urządzenie do dogniatania powierzchni cylindrycznych, zewnętrznych i wewnętrznych znane jest z polskiego opisu patentowego Nr 67082. Urządzenie do dogniatania otworów stożkowych znane jest z polskiego opisu patentowego Nr 56704. Celem wynalazku jest usunięcie niedogodności znanych urządzeń do dogniatania powierzchni płaskich i kształtowych.

Urządzenie według wynalazku wykonane jest w postaci trzpienia, którego powierzchnia jest odwzorowaniem kształtu powierzchni obrabianej i stanowi bieżnię dla elementów dogniatających, przykładowo kulek. Elementy dogniatające osadzone są w rowkach osłony, zamocowanej na trzpieniu i zabezpieczającej elementy dogniatające przed wypadaniem. Rowki nacięte są wzdłuż zamkniętych linii krzywych, leżących w płaszczyznach nieprostopadłych do osi trzpienia.

Urządzenie do dogniatania powierzchni płaskich i kształtowych, według wynalazku, pozwala uzyskać żądanej klasy chropowatość obrabianej powierzchni oraz większą jej twardość i odporność na ścieranie. Ponadto, w wyniku dogniatania, powierzchnia uzyskuje skrzyżowaną strukturę geometryczną, a tym samym lepsze własności eksploatacyjne. Podczas dogniatania urządzeniem według wynalazku, występuje ciągłość obiegu elementów dogniatających, bez konieczności wykonywania dodatkowego kanału wewnętrznego, jak to ma miejsce w znanych urządzeniach.

Urządzenie dogniatające według wynalazku przedstawione jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. l przedstawia półprzekrój - półwidok urządzenia a fig. 2 urządzenie w widoku z góry. Urządzenie wykonane jest w postaci trzpienia l, którego powierzchnia jest odwzorowaniem kształtu powierzchni obrabianej 

Na trzpieniu l zamocowana jest osłona 2, na której nacięty jest rowek 3, w którym osadzone są elementy nagniatające w postaci kulek 4. Kulki 4 przemieszczają się w rowku 3 po powierzchni trzpienia l, tworząc obieg zamknięty. Osłona 2 zabezpiecza kulki 4 przed wypadaniem.

2.8. Patent nr 86861 - Głowica do nagniatania otworów walcowych

Twórcy wynalazku: Bogdan Zając, Andrzej Ordon (Politechnika Częstochowska); opublikowano 30.11.1976 r.

Przedmiotem wynalazku jest głowica do nagniatania otworów walcowych.

Znane urządzenie do nagniatania otworów składa się z trzpienia z naciętym wzdłuż linii śrubowej rowkiem, którego początek i koniec łączy kanał, tworząc obieg zamknięty elementów nagniatających, zabezpieczonych przed wypadaniem z rowka osłoną osadzoną na trzpieniu. Rozwiązanie to znane jest z polskiego opisu patentowego nr 56704.

Znane jest również urządzenie do nagniatania otworów walcowych i stożkowych, które składa się ze sprężyny w postaci spirali, stanowiącej bieżnię elementów nagniatających. osadzonej na przemieszczających się promieniowo płytkach, osadzonych na powierzchniach tworzących stożków, które przemieszczają się poosiowe po trzpieniu urządzenia. Początek i koniec sprężyny są połączone ze sobą, stanowiąc obieg zamknięty elementów nagniatających. 

Głowica do nagniatania otworów walcowych zgodnie z wynalazkiem wyposażona jest w trzpień o stopniowanych średnicach, przy czym przejście ze średnicy większej na mniejszą ma postne stożka. Na powierzchniach stożkowych trzpienia i tulei osadzone są przemieszczające się promieniowo płytki, których powierzchnie współpracujące z trzpieniem i tuleją wykonane są w postaci łuku.

Istota wynalazku polega na tym, że na płytkach osadzone są pierścienie  z materiału sprężystego, w kształcie elips. Pierścienie te stanowią bieżnię elementów nagniatających. Zmianę średnicy głowicy do nagniatania realizuje się przez zmianę wzajemnego położenia stożków trzpienia i tulei, co powoduje promieniowe przemieszczenie opierających się na nich płytek. Przemieszczające się płytki oddziaływują zewnętrznymi powierzchniami na osadzone na nich pierścienie w kształcie elips, powodując z kolei zmianę kształtu i pochylenia pierścieni w stosunku do osi głowicy, a tym samym zmianę średnicy głowicy do nagniatania.

Proponowana głowica umożliwia nagniatanie otworów o różnej średnicy, w zakresie określonego przedziału średnic.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym f'ig. l przedstawia przekrój głowicy do nagniatania płaszczyzną przechodzącą przez jej oś, a fig. 2 widok głowicy od czoła. Głowica do nagniatania utworów walcowych składa się z trzpienia l o stopniowanych średnicach, przy czym przejście ze średnicy większej na niniejszą ma postać stożka, przemieszczającej się na trzpieniu l tulei 2 w postaci stożka ściętego, zabezpieczonej przed obrotem dookoła osi trzpienia 1 wpustem 3 oraz płytek 4, pierścieni 5 i elementów nagniatających 6. Powierzchnie stożkowe trzpienia  1 i tulei 2 zaopatrzone są w rowki, w których osadzone są przesuwnie wpusty płytek 4, na których osadzone są z kolei pierścienie 5 w kształcie elips, stanowiące bieżnię dla elementów nagniatających 6. Elementy nagniatające 6 zabezpieczone są osłonami 7, połączonymi nitokołkami 8 z pierścieniami 5. Wewnętrzne powierzchnie pierścieni 5 w przekroju poprzecznym mają kształt wycinka koła i zaopatrzone są w wypusty, ukształtowane w poprzek pierścieni. Płytki 4 zaopatrzone są ponadto w kanały wzdłuż osi trzpienia 1. w których osadzone są wypusty pierścieni 5, co zabezpiecza te pierścienie przed obrotem względem trzpienia l.

Przemieszczenie się poosiowe tulei 2, realizowane za pomocą nakrętki 9 osadzonej na trzpieniu l, powoduje przemieszczenie się promieniowe płytek 4, które zewnętrznymi powierzchniami wywierają nacisk na wewnętrzne powierzchnie pierścieni 5, odkształcają je, co powoduje zmianę średnicy głowicy do nagniatania.