RU177991U1

RU177991U1 - Хонинговальная головка

Info

Publication number: RU177991U1
Application number: RU2017124679U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Егоров; Юрий Николаевич Полянчиков; Мария Юрьевна Полянчикова
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2018-03-19

Abstract

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к хонинговальным головкам для окончательной обработки точных отверстий. Технический результат достигается хонинговальной головкой, содержащей корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с обеспечением одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса, установленный в ступенчатой выемке корпуса разжимной элемент, контактирующий с основаниями несущих колодок, выполненный в виде упругого цилиндра, на стенке которого между основаниями несущих колодок выполнены продольные прямоугольные прорези длиной, соответствующей длине несущих колодок, и двухступенчатый поршень, расположенный малой ступенью в отверстии упругого цилиндра. Техническим результатом является увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.

Description

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к хонинговальным головкам для окончательной обработки точных отверстий.

Известно устройство многорядной хонинговальной головки, содержащей корпус, несущий колодки с абразивными брусками, разжимные элементы, установленные с возможностью взаимодействия с колодками брусков, разжимной шток и механизм независимого регулирования и фиксации каждого ряда брусков, причем корпус выполнен в виде набора обойм, установленных с возможностью осевого перемещения по наружной цилиндрической поверхности. Осевое перемещение брусков выполняется до обработки и необходимо для удобства регулирования положения каждого ряда абразивных брусков [Авторское свидетельство SU №1220757, В24В 33/08, 1986 г].

Устройство отличается ограниченными возможностями для повышения качества обработанной поверхности, так как не исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину, и соответственно, наличия на обработанной поверхности глубоких рисок-царапин и устройство имеет сложный механизм поджатая не обеспечивающей соосности колодок брусков при сосредоточенным приложении усилия к ним, что приводит к ограниченной точности формы обработанной поверхности.

Известна хонинговальная головка, содержащая корпус с установленными в нем секторами-толкателями, предназначенными для взаимодействия каждого из них с одной стороны с конусами разжима, с другой - с брускодержателями с абразивными брусками, выполненными в виде винтообразной цилиндрической пружины сжатия в количестве не менее двух, расположенными под углом к образующей головки и прижатыми торцами друг к другу тарельчатыми пружинами [Патент RU 2146594, В24В 33/08, 2000 г].

Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой точности формы при финишной обработке отверстий вследствие сложного многозвенного механизма поджатия колодок с брусками к обрабатываемой поверхности и не исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину.

Известна хонинговальная головка, которая содержит корпус, несущий колодки с абразивными брусками, разжимные элементы, установленные с возможностью взаимодействия с колодками брусков, разжимной шток и механизм осевого перемещения абразивных брусков, выполненный в виде стакана, в радиальных отверстиях которого на осях установлены с возможностью поворота вокруг осей поворотные планки, одним концом входящие в пазы колодки, а другим - в пазы разжимного штока и осевого перемещения колодок с брусками вверх при перемещении разжимного штока вниз [Патент RU 2108902, В24В 33/08, 1996 г].

Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой точности формы и производительности при финишной обработке отверстий вследствие сложного многозвенного механизма поджатия колодок с абразивными брусками к обрабатываемой поверхности и сосредоточенного приложения нагрузки в двух точках колодки и не возможности увеличения количества соосно-расположенных колодок с брусками для повышения производительности.

Известна хонинговальная головка, содержащая корпус, несущий колодки с абразивными брусками, разжимные элементы, установленные с возможностью взаимодействия с колодками брусков, разжимной шток, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков, выполненный в виде пакета последовательно собранных тарельчатых пружин конической формы с углом наклона образующей конуса 5-14 градусов, установленных между уступом разжимного штока и корпусом, и возвратные пружины [Патент RU 168775, В24В 33/08, 2017 г].

Недостатком устройства является наличие большого числа контактов пакета тарельчатых пружин по длине колодок брусков, что приводит к неравномерности распределения усилия поджатия между ними. Неравномерность распределения усилия поджатия снижает точность формы обрабатываемого отверстия.

Известна хонинговальная головка, содержащая корпус, несущий элемент в виде гофрированной обечайки, на наружной поверхности которой закреплены абразивные бруски, и цилиндра с радиальными отверстиями, установленным в корпусе внутри гофрированной обечайки, при этом все образующиеся полости заполнены гидропластмассой, а торцевые поверхности гофрированной обечайки, расположены под углом уклона 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, соответствующим углу уклона внутренних направляющих поверхностей корпуса. Разжимной шток выполнен в виде ступенчатого поршня, установленного с возможностью воздействия на гидропластмассу [Патент RU 171783, В24В 33/08, 2017 г].

Недостатком устройства являются малая жесткость тонкой гофрированной обечайки в радиальном направлении, и при давлении гидропластмассы прогибу ее вместе с абразивными брусками, что приведет к уменьшению точности формы обрабатываемого отверстия. Кроме того наличие осевой составляющей силы приведет к неравномерности силы трения на наклонных направляющих разных торцов, что так же приведет к уменьшению точности обрабатываемого отверстия.

Наиболее близким техническим решением является хонинговальная головка, содержащая корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с обеспечением одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса, разжимной элемент, выполненный в виде гидропластмассы, контактирующей с основаниями несущих колодок. Разжимной шток выполнен с плунжером, установленным с возможностью воздействия на гидропластмассу [Патент RU 169719, В24В 33/08, 2017 г].

Недостатком устройства является неравномерность распределения давления гидропластмассы вдоль хонинговальной головки от плунжера. Это приведет к неравномерности распределения нагрузки на несущие колодки по длине. Что приведет к заклиниванию перемещения несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса и снижению точность формы обрабатываемого отверстия.

Задача - разработка конструкции хонинговальной головки с простым механизмом поджатия колодок с абразивными брусками, обеспечивающего радиальное и осевое перемещение, центральное приложение усилия к колодкам, при соосном расположении, с возможностью максимального увеличения их количества.

Техническим результатом является увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.

Технический результат достигается хонинговальной головкой, содержащей корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с обеспечением одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса, разжимной элемент, контактирующий с основаниями несущих колодок, и шток, установленный с возможностью воздействия на разжимной элемент, при этом разжимной элемент выполнен в виде установленного в ступенчатой выемке корпуса упругого цилиндра, на стенке которого между основаниями несущих колодок выполнены продольные прямоугольные прорези длиной, соответствующей длине несущих колодок, а шток выполнен в виде двухступенчатого поршня и расположен малой ступенью в отверстии упругого цилиндра.

Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении вниз двухступенчатого поршня, расположенного малой ступенью в отверстии упругого цилиндра, его большая ступень воздействует на торец разжимного элемента выполненного в виде упругого цилиндра с продольными прямоугольными прорезями, выполненными на его стенке между основаниями несущих колодок. Другим торцом упругий цилиндр установлен в ступенчатой выемке корпуса. Участки стенки упругого цилиндра, контактирующие с основаниями несущих колодок, под действием двухступенчатого поршня совершают продольный изгиб, и воздействуют на несущие колодки по середине их оснований, перемещая несущие колодки в радиальном направлении. При этом выполнение несущих колодок с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, обеспечивает одновременно с радиальным и осевое перемещение несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса.

Радиальное расположение несущих колодок с абразивными брусками и, соответствующих им, участков упругого цилиндра обеспечивает установку максимального количества несущих колодок с абразивными брусками, что способствует повышению производительности обработки отверстия. При этом обеспечивается равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Осевое перемещение колодок позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности.

Сущность конструкции хонинговальной головки поясняется фигурами.

На фиг. 1 показан продольный разрез хонинговальной головки.

На фиг. 2 показан поперечный разрез А-А хонинговальной головки.

Хонинговальная головка содержит корпус 1, в радиальных прорезях 2, которого установлены несущие колодки 3 с абразивными брусками 4 с возможностью их свободного радиального (S_R) и осевого перемещения (S_O). Шток хонинговальной головки выполнен в виде двухступенчатого поршня 5.

Торцевые поверхности 6 несущих колодок 3 выполнены под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установлены в корпусе с обеспечением одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок 3 по ответным направляющим поверхностям 7 корпуса 1.

С основаниями 8 несущих колодок 3 контактирует разжимной элемент, выполненный в виде упругого цилиндра 9 (с наружным диаметром D), установленного в ступенчатой выемке 10 корпуса 1. На стенке упругого цилиндра 9 между основаниями 8 несущих колодок 3 выполнены продольные прямоугольные прорези 11 длиной (l), соответствующей длине несущих колодок 3. При этом участки 12 стенки упругого цилиндра 9, контактирующие с основаниями 8 несущих колодок 3, имеют ширину, соответствующую ширине несущих колодок 3 (b).

Двухступенчатый поршень 5 установлен так, что его малая ступень 13 (с диаметром d) расположена в отверстии упругого цилиндра 9, а большая ступень 14 контактирует с торцом упругого цилиндра 9.

Возвратные пружины 15 предназначены для возвращения несущих колодок 3 в исходное положение после подъема разжимного штока 5.

Устройство работает следующим образом.

После ввода хонинговальной головки в обрабатываемое отверстие включается ее вращение и возвратно-поступательное движение, после чего вступает в действие механизм радиального и осевого перемещения, осуществляющий радиальное (S_R) и осевое перемещение (S_O) несущих колодок 3 с абразивными брусками 4. После каждого двойного хода хонинговальной головки, под действием двухступенчатого поршня 5 (перемещается вдоль оси хонинговальной головки вниз на определенную величину S_P) участки 12 стенки упругого цилиндра 9 совершают продольный изгиб и воздействуют основания 8 несущих колодок 3, перемещая несущие колодки 3 в радиальном направлении (S_R). Происходит перемещение несущих колодок 3 с абразивными брусками 4 в радиальном направлении и осуществляется дозированная подача S_R абразивных брусков 4.

Можно определить осевое перемещение S_P двухступенчатого поршня 5 для достижения радиальной подачи S_R по формуле:

где S_R - радиальная подача несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;

S_O- осевое перемещение несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;

α - угол наклона торцевых поверхностей 6 несущих колодок 3 к радиальному направлению хонинговальной головки.

Рассчитаем предельные значения угла уклона α ответных направляющих поверхностей 7 корпуса 1 и соответствующего угла уклона торцевых поверхностей 6 несущих колодок 3 к радиусу головки.

Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения этих поверхностей по формуле

tgα_max≤tgϕ;

где tgϕ=ƒ=0,1 - коэффициент трения стали по стали;

тогда

α_max≤6°;

Таким образом, угол уклона α_max ответных направляющих поверхностей 7 корпуса 1 и соответствующего угла уклона α_max торцевых поверхностей 6 несущих колодок 3 к радиусу головки α_max=6°.

Наименьшее предельное значение угла наклона α_min этих поверхностей определим из условия осевого смещения S_O равного размеру абразивного зерна при подаче S_R равной глубине резания S_R=t по формуле

где d_зepнa=0,01 мм - минимальный размер абразивного зерна;

t_max=0,25 мм - максимальная глубина резания, мм

0,04=tgα_min

α_min=2°

Таким образом, угол уклона α_min ответных направляющих поверхностей 7 корпуса 1 и соответствующего угла уклона α_min торцевых поверхностей 6 несущих колодок 3 к радиусу головки α_min=2°.

Под действием двухступенчатого поршня 5 участки 12 стенки упругого цилиндра 9 воздействуют на несущие колодки 3 по середине их оснований 8, которые при этом перемещаются в радиальном направлении (S_R) и обеспечивают равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение колодок брусков, гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности.

Таким образом, использование хонинговальной головки, содержащей корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с обеспечением одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса, установленный в ступенчатой выемке корпуса разжимной элемент, контактирующий с основаниями несущих колодок, выполненный в виде упругого цилиндра, на стенке которого между основаниями несущих колодок выполнены продольные прямоугольные прорези и двухступенчатый поршень, обеспечивает увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.

Claims

Хонинговальная головка, содержащая корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с возможностью одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса, разжимной элемент, контактирующий с основаниями несущих колодок, и шток, установленный с возможностью воздействия на разжимной элемент, отличающаяся тем, что разжимной элемент выполнен в виде установленного в ступенчатой выемке корпуса упругого цилиндра, на стенке которого между основаниями несущих колодок выполнены продольные прямоугольные прорези длиной, соответствующей длине несущих колодок, а шток выполнен в виде двухступенчатого поршня и расположен малой ступенью в отверстии упругого цилиндра.