RU2047472C1

RU2047472C1 - Tool for expanding holes

Info

Publication number: RU2047472C1
Authority: RU
Inventors: Н.С. Силин; В.Н. Силин; Б.А. Свистунов
Original assignee: Балтийский государственный технический университет им.Д.Ф.Устинова
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1992-08-14
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: plastic metal working. SUBSTANCE: tool has rollers, mounted at separator at angle of self-feed for interaction with support cone of the case. The case is made with radial and axial channels for lubricant-coolant. The tool is provided with is tied rigidly with the separator and with case, which is mounted in align with the case, as well as friction disks, flexible elements, which interacts with edge surface of one disk, annular plunger, which is spring-loaded relatively the separator. Cavities are made along the edges of the support cone. Radial channels are made in the separator. The plunger is mounted inside one cavity for overlapping radial channels of case and separator. Rollers are made hollow and disposed onto the axes. Surface of the rollers is formed by two conical surfaces. Diameter of common base of conical surfaces is equal to diameter of the axis. EFFECT: improved efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке материалов поверхностным пластическим деформированием, и, в частности, может быть использовано на машиностроительных заводах, выпускающих гидроцилиндры. The invention relates to the processing of materials by surface plastic deformation, and, in particular, can be used in engineering plants that produce hydraulic cylinders.

Известен инструмент для обработки глубоких отверстий [1]
Данный инструмент содержит корпус с хвостовой частью, посредством которой сочленяется с борштангой, режущий блок, направляющий узел, состоящий из тел качения, заключенных в сепараторе и обкатывающих опорные конуса, и узел регулирования диаметрального размера по телам качения. Для разгрузки направляющих элементов у инструмента от действующих в процессе обработки сил выполнен канал для подвода технологической среды, который соединен с полостью, образованной кольцевым буртом и поверхностью обрабатываемого отверстия. Разгрузка осуществляется гидравлическими силами от подаваемой в зону резания под давлением технологической среды.Known tool for processing deep holes [1]
This tool contains a housing with a tail part, by means of which it is articulated with a boring bar, a cutting unit, a guiding assembly consisting of rolling elements enclosed in a separator and rolling in support cones, and a unit for regulating the diametrical size along the rolling elements. For unloading the guide elements of the tool from the forces acting during the processing, a channel for supplying a process medium is made, which is connected to a cavity formed by an annular collar and the surface of the hole being machined. Unloading is carried out by hydraulic forces from the process medium supplied to the cutting zone under pressure.

Существенным недостатком указанного аналога следует считать то, что эффективность разгрузки направляющих элементов зависит от применяемого на операциях растачивания давления технологической среды, что сужает технологические возможности применения данной инструмента. A significant drawback of this analogue should be considered that the efficiency of the unloading of the guide elements depends on the technological medium pressure boring used in operations, which narrows the technological possibilities of using this tool.

В результате износа калибрующего лезвия блока происходит изменение диаметрального размера обрабатываемого отверстия, вследствие чего может происходить заклинивание тел качения. Поэтому инструмент целесообразно применять на сравнительно коротких деталях и на чистовых операциях, что ограничивает возможности применения инструмента. As a result of wear of the calibrating blade of the block, the diametric size of the hole being machined changes, as a result of which rolling elements can jam. Therefore, it is advisable to use the tool on relatively short parts and on finishing operations, which limits the possibilities of using the tool.

Известен инструмент для обработки глубоких отверстий [2] который содержит установленные на корпусе подвижные и неподвижные опорные элементы, каждый из которых имеет коническую поверхность для размещения двух рядов тел качения, заключенных в сепараторе. Инструмент содержит также нажимной узел, выполненный в виде гайки и предназначенный для взаимодействия с последней и подвижным опорным элементом пружины. A known tool for processing deep holes [2] which contains movable and fixed support elements mounted on the housing, each of which has a conical surface for accommodating two rows of rolling bodies enclosed in a separator. The tool also contains a pressure unit, made in the form of a nut and designed to interact with the last and movable supporting element of the spring.

Недостатком представленного технического решения является отсутствие возможности регулировки диаметра по направляющим элементам качения в каждом ряду инструмента, что не позволяет осуществлять перераспределения натягов по направляющим телам и соответственно действующих усилий по ним. Другим эксплуатационным недостатком инструмента является увеличение диаметра по направляющим элементам качения второго их ряда при вводе первого ряда в обрабатываемое отверстие. Это обстоятельство снижает точность и надежность заправки инструмента в обрабатываемое отверстие заготовки. В связи с тем, что отсутствует возможность изменения натягов по направляющим элементам качения в рядах в процессе вывода инструмента на ускоренном ходу на поверхности обработанного отверстия остаются винтовые канавки, которые в целом снижают качество обработанной поверхности отверстия в деталях. The disadvantage of the presented technical solution is the inability to adjust the diameter along the rolling guide elements in each row of the tool, which does not allow for the redistribution of interference on the guide bodies and, accordingly, the acting forces on them. Another operational disadvantage of the tool is an increase in the diameter along the rolling guide elements of the second row when the first row is inserted into the hole to be machined. This circumstance reduces the accuracy and reliability of filling the tool into the workpiece’s machined hole. Due to the fact that there is no possibility of changing the tightness along the rolling guide elements in the rows during the withdrawal of the tool on an accelerated path, helical grooves remain on the surface of the machined hole, which generally reduces the quality of the machined surface of the hole in the parts.

Известен сепараторный раскатник специального назначения [3] который содержит ролики, обкатывающие конус корпуса с внутренним каналом для технологической среды и заключенные в сборном сепараторе, опирающимся на подшипник. Опорный конус корпуса выполнен в виде тонкостенной оболочки, ограничивающей внутренний канал. Known separator raskatnik special purpose [3] which contains rollers, run-in cone of the housing with an internal channel for the technological environment and enclosed in a pre-assembled cage, supported by a bearing. The support cone of the housing is made in the form of a thin-walled shell bounding the internal channel.

В связи с выполнением обкатывающей поверхности конуса упругой использование инструмента имеет ограничение и применяют его только для раскатывания отверстий с малыми припусками, не превышающими 0,1 мм, что ограничивает технологические возможности применения данного инструмента. In connection with the implementation of the rolling surface of the cone as elastic, the use of the tool is limited and it is used only for rolling holes with small allowances not exceeding 0.1 mm, which limits the technological possibilities of using this tool.

Другим недостатком выполнения упругого опорного конуса является то, что при изменении давления в ограниченной полости упругая опорная поверхность изменяет свою прямолинейность на вогнутую поверхность, что отрицательно повлияет на условия контактирования поверхности ролика с этой поверхностью. Вследствие конической поверхности роликов и опорного конуса окружные скорости по длине ролика, как и удельная нагрузка по ним, различны, что вызывает проскальзывание в очаге деформации с опорным конусом, которое в свою очередь увеличивает износ роликов и ухудшает процесс обработки. Another disadvantage of the elastic support cone is that when the pressure in the limited cavity changes, the elastic support surface changes its straightness to a concave surface, which negatively affects the contact conditions of the roller surface with this surface. Due to the conical surface of the rollers and the support cone, the peripheral speeds along the length of the roller, as well as the specific load on them, are different, which causes slippage in the deformation zone with the support cone, which in turn increases the wear of the rollers and worsens the processing process.

Известен раскатник [4] который взят в качестве прототипа. Known rolling [4] which is taken as a prototype.

Данный раскатник, содержащий установленные в сепараторе деформирующие ролики, смонтированные с возможностью взаимодействия с опорным конусом корпуса, выполненного с центральным осевым каналом и радиальными каналами для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону контакта, роликов с обрабатываемой поверхностью отверстия. Для обеспечения самоподачи в процессе обработки ролики расположены под углом относительно продольной оси инструмента. Сепаратор опирается на подшипник, размещенный на резьбовой втулке с регулировочной гайкой. This roller, containing deforming rollers installed in the separator, mounted to interact with the bearing cone of the housing, made with a central axial channel and radial channels for supplying cutting fluid to the contact zone of the rollers with the machined hole surface. To ensure self-feeding during processing, the rollers are located at an angle relative to the longitudinal axis of the tool. The cage is supported by a bearing located on a threaded sleeve with an adjusting nut.

Указанный раскатник, наиболее близок к предложенному как по решаемой задаче, так и по конструктивному выполнению, обеспечивает качественную обработку внутренней поверхности отверстий при эффективной смазке и охлаждении роликов и обрабатываемой поверхности, обеспечивает снижение шероховатости. The specified rolling mill, closest to the one proposed both for the problem being solved and for the structural embodiment, provides high-quality machining of the inner surface of the holes with effective lubrication and cooling of the rollers and the machined surface, and provides a reduction in roughness.

Общими недостатками аналога и прототипа следует считать то, что отсутствует механизм уменьшения диаметрального размера по роликам, который бы позволял выводить инструмент на ускоренном ходу (при выводе инструмента из обработанного отверстия заготовки) без винтовых канавок, которые снижают качество поверхности. Наличие у данных инструментов механизмов разгрузки роликов позволило бы увеличить их долговечность и расширить технологические возможности применения подобных инструментов. The general disadvantages of the analogue and the prototype should be considered that there is no mechanism for reducing the diametrical size of the rollers, which would allow the tool to be taken out at an accelerated speed (when removing the tool from the machined hole of the workpiece) without screw grooves that reduce the surface quality. The presence of roller unloading mechanisms in these tools would increase their durability and expand the technological capabilities of using such tools.

Таким образом предложенная совокупность существенных признаков направлена на достижение положительного результата обеспечение разгрузки роликов и изменение диаметрального размера инструмента по роликам за счет использования технологической среды и регулирования ее подачи и давления. Thus, the proposed set of essential features is aimed at achieving a positive result, ensuring the unloading of the rollers and changing the diametrical size of the tool on the rollers through the use of the technological medium and regulation of its flow and pressure.

Существенными признаками для достижения указанного результата является следующая совокупность признаков:
выполнение по торцам опорного конуса полостей, одна из которых ограничена внутренней поверхностью сепаратора и наружной поверхностью корпуса, а другая внутренними поверхностями сепаратора и жестко связанного с ним стакана, установленного соосно с корпусом.The essential features for achieving this result are the following set of features:
the execution at the ends of the support cone of the cavities, one of which is limited by the inner surface of the separator and the outer surface of the housing, and the other by the inner surfaces of the separator and a rigidly connected glass mounted coaxially with the housing.

выполнение сепаратора с радиальными каналами и установка в полости, ограниченной поверхностями сепаратора и корпуса, подпружиненного кольцеобразного плунжера, смонтированного с возможностью перекрытия радиальных каналов корпуса и сепаратора. the implementation of the separator with radial channels and installation in a cavity bounded by the surfaces of the separator and the housing, a spring-loaded annular plunger mounted with the possibility of overlapping radial channels of the housing and the separator.

наличие в полости, ограниченной сепаратором и стаканом, упругого элемента, смонтированного с возможностью взаимодействия с фрикционными дисками, размещенными в расточке стакана. the presence in the cavity bounded by the separator and the glass, an elastic element mounted with the possibility of interaction with the friction discs placed in the bore of the glass.

На фиг. 1 изображен инструмент с местным разрезом, общий вид; на фиг. 2 схема выполнения ролика. In FIG. 1 shows a tool with a local cut, a General view; in FIG. 2 diagram of the roller.

Инструмент (фиг. 1) содержит ряд конических роликов 1, радиально расположенных на конической поверхности 2 опорного конуса 3, установленного жестко на несущем корпусе 4, сепаратор 5, опирающийся на шарикоподшипник 6, и борштангу 7. Сепаратор 5 жестко связан с помощью винтов 8 со стаканом 9, в расточке которого размещены фрикционные диски 10. На торце диска 10 размещен упругий элемент 11. Опорный конус 3 жестко фиксирован на корпусе 4 с помощью гайки 12. По торцам опорного конуса 3 выполнены полости 13 и 14. Полость 13 образована за счет внутренней поверхности сепаратора 5 и наружной поверхности корпуса 4. В этой полости 14 размещен кольцеобразный плунжер 15, подпружиненный с помощью винтовой пружины 16. Шарикоподшипник 6, размещен на резьбовой втулке 17, которая имеет возможность фиксирования в установленном положении посредством контргайки 18. The tool (Fig. 1) contains a series of tapered rollers 1, radially arranged on the conical surface 2 of the support cone 3, mounted rigidly on the bearing housing 4, a cage 5, supported by a ball bearing 6, and a boring bar 7. The separator 5 is rigidly connected with screws 8 to a glass 9, in the bore of which friction discs are placed 10. An elastic element 11 is placed at the end of the disc 10. The support cone 3 is rigidly fixed to the housing 4 with a nut 12. At the ends of the support cone 3 cavities 13 and 14 are made. The cavity 13 is formed due to the internal surface and the separator 5 and the outer surface of the housing 4. In this cavity 14 is placed an annular plunger 15, spring-loaded with a helical spring 16. Ball bearing 6 is placed on the threaded sleeve 17, which has the ability to be fixed in the installed position by means of a lock nut 18.

Полость 13 соединена через радиально выполненные в корпусе 4 отверстия 19 с центральным каналом 20 для подвода технологической среды из борштанги 7. В сепараторе 5 выполнены также радиальные отверстия 21, сообщающиеся с этой полостью 13 и направляющие поток технологической среды в зону контактирования роликов 1 с обрабатываемой поверхностью отверстия заготовки. Ролики 1 могут быть выполнены полыми и размещены в пазах сепаратора 5 на осях 22 (фиг. 1 и 2). Внутренняя поверхность ролика 1 образована двумя коническими поверхностями 23 и 24. Диаметральный размер в средней ее части 25 и общего основания этих конических поверхностей выполнен равным диаметральному размеру оси 22. The cavity 13 is connected through holes radially made in the housing 4 to the central channel 20 for supplying the process medium from the boring bar 7. Radial holes 21 are also made in the separator 5, communicating with this cavity 13 and directing the flow of the process medium into the contact zone of the rollers 1 with the treated surface workpiece holes. The rollers 1 can be made hollow and placed in the grooves of the separator 5 on the axes 22 (Fig. 1 and 2). The inner surface of the roller 1 is formed by two conical surfaces 23 and 24. The diametrical size in its middle part 25 and the common base of these conical surfaces is made equal to the diametrical size of the axis 22.

Радиальные отверстия 19 и 21 на сепараторе 5 в корпусе 4 выполнены таким образом, чтобы кольцеобразный плунжер 15 в своем крайнем положении под воздействием пружины 16 имел возможность их перекрытия. Радиальный размер по роликам устанавливается путем поворота резьбовой втулки 17 и последующего фиксирования контргайки 18. The radial holes 19 and 21 on the separator 5 in the housing 4 are made in such a way that the annular plunger 15 in its extreme position under the influence of the spring 16 has the possibility of overlapping. The radial size on the rollers is set by turning the threaded sleeve 17 and then locking the lock nut 18.

В процессе обработки отверстия вращающейся заготовки (фиг.1 и 2) инструменту (фиг.1 и 2) сообщают поступательное движение. При подводе технологической среды через центральный канал 20, выполненный в корпусе 4 и в борштанге 7, от насосной станции станка она поступает под давлением в полость 13, образованную поверхностями сепаратора 5 и корпуса 4. При этом, воздействуя на торец плунжера 15, технологическая среда перемещает плунжер 15 и сжимает пружину 16, торец которой действует на сепаратор 6. В результате этого ролики 1 устанавливаются в рабочее положение за счет своего перемещения относительно конусной поверхности 2 опорного конуса 3, зафиксированного на корпусе 4 с помощью гайки 12. Далее технологическая среда через радиально выполненные отверстия 21 поступает в зону контактирования роликов 1 с поверхностью отверстия заготовки. Одновременно технологическая среда поступает из полости 13 также в полость 14, ограниченную поверхностями стакана 9 и сепаратора 5. Давление технологической среды, действующее на торец стакана 9, обеспечивает разгружающее усилие, передаваемое стаканом 9 через винты 8 и сепаратор 5 роликам 1. Расположенная в полости 14 пружина 11 сжимается, обеспечивая также дополнительное усилие разгрузки роликов 1. Вращение сепаратора 5 вместе с роликами 1 осуществляется беспрепятственно за счет размещения фрикционных дисков 10 между стаканом 9 и пружиной 11, а также выполнения шарикоподшипника 6 на резьбовой втулке 17, фиксируемой с помощью контргайки 18. Шарикоподшипник воспринимает осевую реакцию усилия раскатывания. In the process of processing the holes of the rotating workpiece (Figs. 1 and 2), the tool (Figs. 1 and 2) is informed of translational movement. When the technological medium is supplied through the central channel 20, made in the housing 4 and in the boring bar 7, from the pumping station of the machine, it flows under pressure into the cavity 13 formed by the surfaces of the separator 5 and the housing 4. At the same time, acting on the end face of the plunger 15, the technological medium moves the plunger 15 and compresses the spring 16, the end of which acts on the separator 6. As a result, the rollers 1 are installed in the working position due to its movement relative to the conical surface 2 of the support cone 3, fixed on the housing 4 with p power nuts 12. Next, the process fluid through the radially formed holes 21 enters contacting zone roller 1 from the workpiece hole surface. At the same time, the process medium enters from the cavity 13 also into the cavity 14 bounded by the surfaces of the cup 9 and the separator 5. The pressure of the process medium acting on the end of the cup 9 provides the unloading force transmitted by the cup 9 through the screws 8 and the separator 5 to the rollers 1. Located in the cavity 14 the spring 11 is compressed, also providing additional unloading force of the rollers 1. The rotation of the separator 5 together with the rollers 1 is carried out unhindered by placing the friction discs 10 between the cup 9 and the spring 11, and even the execution of ball bearing 6 on the threaded sleeve 17, fixed with a lock nut 18. The ball bearing perceives the axial reaction of the rolling force.

В процессе раскатывания отверстия ролики 1 (фиг.1) за счет выполнения полости в виде конической поверхности 23 и 24 несколько поворачиваются относительно оси 22, расположенной в пазах сепаратора 5, что обеспечивает создание условий для самоподачи инструмента в обрабатываемое отверстие заготовки. In the process of rolling the hole, the rollers 1 (Fig. 1), due to the cavity being made in the form of a conical surface 23 and 24, are somewhat rotated about an axis 22 located in the grooves of the separator 5, which ensures the creation of conditions for the tool to self-feed into the workpiece opening.

При окончании раскатывания поверхности отверстия заготовки выключают подачу технологической среды по центральному каналу 20 от насосной станции. В результате уменьшения сжимающей силы на пружине 16 кольцеобразный плунжер 15 возвращается в исходное положение и тем самым позволяет другой пружине 11, действующей через фрикционные диски 10, перемещать стакан 9 и соответственно сепаратор 5 с роликами 1 вдоль конической поверхности 2 опорного конуса 3. При продольном их перемещении уменьшается диаметральный размер по роликам 1, что позволяет на холостом ходу беспрепятственно вывести инструмент без каких-либо дефектов за обработанной поверхности отверстия заготовки. At the end of rolling the surface of the hole of the workpiece, turn off the flow of the technological medium through the Central channel 20 from the pump station. As a result of the reduction of compressive force on the spring 16, the annular plunger 15 returns to its original position and thereby allows another spring 11 acting through the friction discs 10 to move the cup 9 and, accordingly, the separator 5 with rollers 1 along the conical surface 2 of the support cone 3. With their longitudinal When moving, the diametrical size of the rollers 1 is reduced, which allows the tool to idle without hindrance without any defects beyond the machined surface of the workpiece hole.

Создание возможности дистанционного изменения диаметрального размера по роликам инструмента за счет использования технологической среды позволяет повысить надежность работы инструмента и повысить качество обработанной поверхности. При этом улучшаются условия функционирования роликов и контактирования их с поверхностями опорного конуса и отверстия заготовки. Creating the ability to remotely change the diametrical size on the tool rollers through the use of the technological environment can improve the reliability of the tool and improve the quality of the processed surface. At the same time, the operating conditions of the rollers and their contact with the surfaces of the support cone and the hole of the workpiece are improved.

Claims

1. TOOL FOR OPENING HOLES, containing rollers mounted in the separator at an angle of self-feeding, mounted with the possibility of interaction with the support cone of the housing, made with axial and radial channels for the cutting fluid, while the separator is mounted on a sleeve with the possibility of axial translational movement characterized in that it is provided with a glass rigidly connected to the separator and installed in alignment with the body of the glass, placed in the glass bore and located on and a tool with friction discs located in the housing with the possibility of interaction with the end surface of the extreme disk by an elastic element and installed between the separator and the housing concentrically relative to the latter by an annular plunger spring-loaded relative to the separator, while cavities are made along the ends of the support cone, one of which is limited by the inner surface of the separator and the outer surface of the housing, the other the inner surfaces of the separator and the cup, in the separator are made radial channel s, and the plunger is installed in the first of these cavities with the possibility of overlapping radial channels of the housing and the separator.

2. The tool according to claim 1, characterized in that the rollers are hollow and placed in the grooves of the separator on the axes, while the surface bounding the cavity of the roller is formed by two conical surfaces whose diametrical dimension of the common base is equal to the diametrical dimension of the axis.