ZESPÓŁ AUTORSKI

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Krakowski Instytut Technologiczny

dr inż. Daniel Toboła - Kierownik Zespołu

dr inż. Kazimierz Czechowski

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Wynalazek dotyczy narzędzia do nagniatania ślizgowego z ciągłym cyfrowym pomiarem i rejestracją on-line wartości siły, przeznaczonego do nagniatania materiałów o twardości do ok. 65 HRC, a także sposobu nagniatania zapewniającego dużą prędkość obróbki oraz precyzyjne ustawienie i ruch względny końcówki nagniatającej wzdłuż profilu nagniatanej bryły obrotowej (np. stempla). Znajomość zmian siły nagniatania w trakcie obróbki pozwala na kontrolę jakości procesu oraz modyfikację na tej podstawie parametrów procesu w celu optymalizowania jakości użytkowej powierzchni nagniatanego elementu. Zapewnienie w procesie nagniatania ślizgowego, w trakcie ruchu względnego diamentowej sferycznej końcówki nagniatającej wzdłuż profilu nagniatanego, dodatkowego ciągłego lub cyklicznego obrotu w osi narzędzia (końcówki stykającej się z profilem elementu nagniatanego}, umożliwia uzyskanie bardzo dużej trwałości tej końcówki.

ISTOTA WYNALAZKU

Narzędzie do nagniatania ślizgowego zawiera korpus i osadzony w nim wałek prowadzący, do którego zamontowana jest osiowo głowica nagniatająca z elementem nagniatającym z kompozytu diamentowego w postaci sferycznej, dociskanym sprężyną osadzoną w osiowym otworze wewnętrznym wałka. Istota wynalazku w zakresie dotyczącym rozwiązania narzędzia do nagniatania ślizgowego polega na tym, że wewnątrz wałka prowadzącego znajduje się piezoelektryczny czujnik siły pozycjonowany osiowo przez dwa przemieszczające się suwliwie krążki oporowe, na które za pośrednictwem kulki stalowej umieszczonej w gnieździe śruby regulacyjnej wywierany jest nacisk, odpowiadający wartości siły uzyskanej z ugięcia sprężyny. Piezoelektryczny czujnik siły nagniatającej połączony jest z portem Micro USB zamontowanym w korpusie narzędzia nagniatającego. Dzięki rejestracji on-line możliwa jest kontrola wartości siły nagniatającej na każdym etapie obróbki, w oparciu o zależność: stosowana siła nagniatania vs. liczba pomiarów w jednostce czasu - odpowiadająca przebytej drodze/przemieszczeniu końcówki nagniatającej – rys.1, zał. nr 3. Znajomość zmian sił nagniatania w trakcie procesu obróbki pozwala na kontrolę jakości procesu nagniatania oraz na tej podstawie na modyfikację parametrów procesu w celu optymalizowania jakości użytkowej warstwy wierzchniej i powierzchni elementu nagniatanego. Sposób obróbki z wykorzystaniem ww. narzędzia dotyczy nagniatania powierzchni krzywoliniowych obrotowych (brył obrotowych) na frezarkach i centrach frezarskich sterowanych numerycznie o układzie kinematycznym z co najmniej jedną osią przemieszczenia liniowego poziomego i co najmniej jedną osią przemieszczania liniowego pionowego oraz co najmniej jedną osią obrotu (uchylania) prostopadłą do wymienionych osi przemieszczania liniowego. Istota sposobu obróbki wg wynalazku polega na tym, że narzędzie nagniatające jest mocowane na stole obrabiarki, a element nagniatany w postaci bryły obrotowej (z powierzchnią krzywoliniową obrotową) zamocowany jest w uchwycie obracającego się wrzeciona obrabiarki i po doprowadzeniu do styku z końcówką roboczą narzędzia nagniatającego poprzez przemieszczanie w osi liniowej poziomej i w osi liniowej pionowej oraz uchylanie w osi obrotowej następuje wykonanie ruchu względnego końcówki nagniatającej wzdłuż profilu nagniatanej bryły obrotowej (powierzchni krzywoliniowej obrotowej). Opisany sposób nagniatania zapewnia dużą prędkość obróbki oraz precyzję ustawienia i ruchu względnego końcówki nagniatającej wzdłuż profilu nagniatanej bryły obrotowej. Na rys. 2 w załączniku nr 3 przedstawiono poszczególne fazy procesu nagniatania na centrum frezarskim pionowym sterowanym numerycznie (fazy od 00 do 13), dla przykładowego przedmiotu nagniatanego w postaci stempla. Na frezarce lub centrum frezarskim wyposażonym w stół obrotowy narzędzie nagniatające zamocowane na tym stole wykonuje dodatkowo ciągły lub cykliczny obrót w osi narzędzia w trakcie styku z elementem nagniatanym i wykonywaniu ruchu względnego końcówki nagniatającej wzdłuż profilu nagniatanej bryły obrotowej (powierzchni krzywoliniowej obrotowej); ta dodatkowa zmiana położenia końcówki nagniatającej z kompozytu diamentowego w postaci sferycznej umożliwia uzyskanie bardzo dużej trwałości tej końcówki.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Rozwiązanie będące przedmiotem wynalazku jest aktualnie produkowane i oferowane przez Łukasiewicz - Krakowski Instytut Technologiczny (produkcja jednostkowa na zamówienie). Planowana jest komercjalizacja opracowanego rozwiązania, która obejmować będzie jego wykorzystanie przy wykonywaniu np. stempli i wybijaków, m.in. dla firmy STALMAX Sp. z o.o.