RU178869U1

RU178869U1 - Хонинговальная головка

Info

Publication number: RU178869U1
Application number: RU2018101528U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Егоров; Юрий Николаевич Полянчиков; Мария Юрьевна Полянчикова; Олег Анатольевич Курсин
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2018-04-20

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 с углом уклона равным, 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с возможностью одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным внутренним направляющим поверхностям корпуса, разжимной шток и установленные на разжимном штоке разжимные элементы, при этом разжимные элементы выполнены в виде шариков, попарно размещенных в конических углублениях разжимного штока и оснований каждой несущей колодки.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 поджатия 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, несущий колодки с абразивными брусками, разжимной шток, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков, выполненный в виде установленной на разжимном штоке упругой гофрированной оболочки с треугольным профилем и с углом раскрытия образующих гофры, равным 10-28 градусам, и возвратные пружины для возврата колодок в исходное положение, при этом разжимной шток выполнен ступенчатым, а внутренние направляющие поверхности корпуса с углом уклона к радиусу головки, соответствующим углу уклона торцевых поверхностей несущих колодок и равным 2-6 градусам [Патент RU 172755, В24В 33/08, 2017 г].

Недостатком устройства является неравномерность распределения продольных усилий деформации гофр вдоль хонинговальной головки от ступенчатого штока до корпуса за счет наличия сил трения в местах контакта внутренней поверхности гофр и ступенчатого штока, и наружной поверхности гофр и внутренней поверхности несущих колодок. В результате происходит неравномерная деформация гофр вдоль хонинговальной головки от ступенчатого штока до корпуса и неравномерное распределение давления гофр на несущие колодки по длине. Что приводит к заклиниванию перемещения несущих колодок по ответным направляющим поверхностям корпуса и снижению точности формы обрабатываемого отверстия.

Задача - разработка конструкции хонинговальной головки с простым механизмом поджатия колодок с абразивными брусками, обеспечивающего радиальное и осевое перемещение, равномерное 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 с углом уклона равным 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с возможностью одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным внутренним направляющим поверхностям корпуса, разжимной шток и установленные на разжимном штоке разжимные элементы, при этом разжимные элементы выполнены в виде шариков, попарно размещенных в конических углублениях разжимного штока и оснований каждой несущей колодки.

Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении вниз штока, его конические углубления воздействуют на шарики, которые воздействуют через углубления в основаниях несущих колодок, перемещая несущие колодки в радиальном направлении. Торцевые поверхности несущих колодок, выполненные с углом уклона равным 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, обеспечивают одновременно с радиальным и осевое перемещение несущих колодок по ответным внутренним направляющим поверхностям корпуса.

Радиальное расположение несущих колодок с абразивными брусками обеспечивает установку максимального количества несущих колодок с абразивными брусками, что способствует повышению производительности обработки отверстия. При этом равномерное приложение радиальной нагрузки обеспечивается посредством пары шариков для каждой из несущих колодок, 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 (длиной

и шириной b) с абразивными брусками 4 с возможностью их свободного радиального (S_R) и осевого перемещения (S_O). Разжимной шток 5 цилиндрической формы диаметром d_P свободно перемещается внутри корпуса 1.

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

Разжимные элементы выполнены в виде пары шариков 8 для каждой из несущих колодок 3, размещенных, соответственно, в конических углублениях 9 и 10 на наружной поверхности 11 штока 5 и основаниях 12 каждой несущей колодки 3.

Возвратные пружины 13 предназначены для возвращения несущих колодок 3 в исходное положение после подъема 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, при осевом перемещении (S_P) вниз штока 5, его конические углубления 9 воздействуют на шарики 8, которые воздействуют через углубления 10 в основаниях 12 несущих колодок 3, перемещая несущие колодки 3 в радиальном направлении (S_R) и осуществляется дозированная подача S_R абразивных брусков 4. При этом выполнение несущих колодок 3 с торцевыми поверхностями 6 с углом уклона равным 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, обеспечивает одновременно с радиальным (S_R) и осевое перемещение (S_O) несущих колодок 3 по ответным внутренним направляющим поверхностям 7 корпуса 1.

Можно определить осевое перемещение S_P разжимного штока 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;

α - угол уклона ответных направляющих поверхностей 7 корпуса 1 и соответствующего угла уклона торцевых поверхностей 6 несущих колодок 3;

β - угол при вершине конуса конических углублений 9, 10 соответственно на наружной поверхности 11 штока 5 и основаниях 12 несущих колодок 3.

При β=90° S_P=S_R

Для обеспечения максимальной производительности хонинговальной головки ширина несущих колодок 3 должна быть

где b - ширина несущих колодок 3;

d_P - диаметр штока 5;

n - количество несущих колодок 3;

Диаметр шариков должен быть

d≤b

где d - диаметр шариков 8;

Высота несущих колодок при β=90°

где h - высота несущих колодок 3;

Для обеспечения равномерного приложения радиальной нагрузки на несущие колодки расстояние между шариками 8 в осевом направлении должно быть

- расстояние между шариками 8;

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

Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения этих поверхностей по формуле

tgα_max≤tgϕ;

где

- 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=60.

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

- минимальный размер абразивного зерна;

- максимальная глубина резания, мм

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°.

Таким образом, использование хонинговальной головки, содержащей корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с торцевыми поверхностями с углом уклона равным 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленные в корпусе с возможностью одновременного осевого и радиального перемещения несущих колодок по ответным внутренним направляющим поверхностям корпуса, разжимной шток и установленные на разжимном штоке разжимные элементы, выполненные в виде шариков, попарно размещенных в конических углублениях разжимного штока и оснований каждой несущей колодки, 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 с углом уклона к радиусу хонинговальной головки, равным 2-6 градусам, и установленные в корпусе с возможностью одновременного осевого и радиального перемещений по ответным внутренним направляющим поверхностям корпуса, разжимной шток и установленные на разжимном штоке разжимные элементы, отличающаяся тем, что разжимные элементы выполнены в виде шариков, попарно размещенных в конических углублениях разжимного штока и оснований каждой несущей колодки.