RU2196027C2

RU2196027C2 - Boring head

Info

Publication number: RU2196027C2
Application number: RU2001106881A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Смирнов; В.Г. Смирнов; Н.А. Чалков
Original assignee: Открытое акционерное общество Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: metal cutting, boring of elongated cylindrical parts, for example tubes and tubular blanks. SUBSTANCE: boring head includes housing with axial cavity having nozzles and radial groove for placing double-side floating cutter. Head also includes threaded stem, sleeve coaxial relative to housing and having through grooves for placing guiding pins mounted on supporting surfaces of housing and members for fixing sleeve. In order to enhance accuracy and to improve quality of worked surface at boring inner diameter of tubular products due to accurate centering of head along the whole length of worked product and due to preventing vibration, sleeve with guiding pins may be moved relative to lengthwise axis of housing; supporting surfaces for guiding pins are inclined relative to axis of housing. Members for fixing sleeve prevent its rotation and limit its axial motion by value determined according to given expression. Apex of angle formed by generatrix of supporting surface of each guiding pin and axis of housing may be turned towards side of radial groove of housing or towards threaded stem. Supporting surfaces for guiding pins may be cone ones. Housing may have lengthwise grooves with flat supporting surfaces for pins. Guiding pins and grooves of sleeve may have rectilinear contours. EFFECT: improved design. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано для расточки длинномерных цилиндрических деталей, в частности труб и трубных заготовок. The invention relates to the processing of metals by cutting and can be used for boring long cylindrical parts, in particular pipes and tube blanks.

Известна расточная головка, содержащая корпус с осевым каналом, радиальным пазом и продольными пазами, двухсторонний плавающий резец и направляющие шпонки, установленные в продольных пазах корпуса (Лихтенштейн Д.Е., Саломатов В.Г. Механическая обработка труб. - М.: Металлургия, 1981, с. 91, рис. 46 а - [1]). Наличие направляющих шпонок устраняет вибрацию при расточке. Known boring head containing a housing with an axial channel, a radial groove and longitudinal grooves, a double-sided floating cutter and guide keys installed in the longitudinal grooves of the housing (Lichtenstein D.E., Salomatov V.G. Machining of pipes. - M.: Metallurgy, 1981, p. 91, fig. 46 a - [1]). The presence of guide keys eliminates vibration during boring.

Недостатком известной расточной головки является неконтролируемое скалывание шпонок при введении расточной головки в трубу, что не позволяет обеспечить точность геометрических размеров и равномерное качество обработки поверхности из-за смещения паза с резцами в радиальном направлении. A disadvantage of the known boring head is the uncontrolled chipping of the keys when the boring head is inserted into the pipe, which does not allow for accurate geometric dimensions and uniform surface finish due to the displacement of the groove with the cutters in the radial direction.

Известна расточная головка с вращающейся направляющей, выполненной в виде втулки сферической формы, средняя часть которой в свободном состоянии больше по диаметру, чем обрабатываемое отверстие, и имеет сквозные продольные пазы, разделяющие среднюю часть на упругие элементы, а концевые участки представляют собой жесткие кольца, обеспечивающие синхронность деформации упругих элементов по диаметру, а также планки, средняя часть каждой из которых упирается на упругий элемент, при этом один конец планки шарнирно установлен в жестком кольце концевой части втулки, а второй установлен свободно и расположен вблизи резца (авт. свид. СССР N 764857, кл. В 23 В 29/03, 1980). Known boring head with a rotating guide, made in the form of a spherical sleeve, the middle part of which in the free state is larger in diameter than the hole to be machined, and has through longitudinal grooves that divide the middle part into elastic elements, and the end sections are rigid rings that provide synchronous deformation of elastic elements in diameter, as well as straps, the middle part of each of which rests on an elastic element, while one end of the strap is pivotally mounted in a rigid ring the end of the sleeve, and the second is installed freely and is located near the cutter (ed. certificate. USSR N 764857, class. 23 V 29/03, 1980).

Недостатками известной конструкции является сложность изготовления, низкая стойкость планок и невозможность использования при обработке отверстий малого диаметра. Кроме того, данная расточная головка склонна к вибрации. The disadvantages of the known design is the complexity of manufacture, low resistance of the strips and the inability to use when processing holes of small diameter. In addition, this boring head is prone to vibration.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является расточная головка, включающая корпус с осевой полостью и соплами, радиальным пазом и резьбовым хвостовиком, двухсторонний плавающий резец, размещенный в радиальном пазу корпуса, втулку со сквозными продольными пазами, соосную корпусу и направляющие шпонки, размещенные в продольных пазах втулки ([1], с. 91-92, рис. 46б - прототип). The closest in technical essence to the claimed invention is a boring head, comprising a housing with an axial cavity and nozzles, a radial groove and a threaded shank, a double-sided floating cutter placed in a radial groove of the housing, a sleeve with through longitudinal grooves, a coaxial housing and guide keys placed in longitudinal grooves of the sleeve ([1], pp. 91-92, Fig. 46b - prototype).

Известная расточная головка совпадает с заявляемой в том, что имеет корпус с осевой полостью и соплами, радиальный паз с двухсторонним плавающим резцом, втулку со сквозными продольными пазами, соосную корпусу, направляющие шпонки, размещенные в продольных пазах втулки и опирающиеся на корпус, а также фиксаторы, ограничивающие движение втулки относительно корпуса. The known boring head coincides with the claimed one in that it has a body with an axial cavity and nozzles, a radial groove with a two-sided floating cutter, a sleeve with through longitudinal grooves, a coaxial body, guide keys placed in the longitudinal grooves of the sleeve and resting on the body, as well as latches restricting the movement of the sleeve relative to the housing.

Недостатками прототипа является то, что для обеспечения натяга в шпонках расточная головка со шпонками из древесины имеет диаметр несколько больший, чем диаметр растачиваемого отверстия. Это приводит к скалыванию шпонок при введении расточной головки в трубу, смещению резца и снижению точности обработки. Кроме того, при любом смещении оси расточной головки от оси обрабатываемой трубы возникает вибрация втулки, что также снижает качество расточки. The disadvantages of the prototype is that to ensure an interference fit in the dowels, the boring head with the dowels made of wood has a diameter slightly larger than the diameter of the bore hole. This leads to chipping keys when introducing the boring head into the pipe, the displacement of the cutter and reduce the accuracy of processing. In addition, with any displacement of the axis of the boring head from the axis of the pipe being machined, vibration of the sleeve occurs, which also reduces the quality of the bore.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества расточки цилиндрических деталей за счет достижения точного центрирования расточной головки на всей длине обрабатываемого изделия, а также устранения вибрации. The problem to which this invention is directed is to improve the quality of the boring of cylindrical parts by achieving accurate centering of the boring head along the entire length of the workpiece, as well as eliminating vibration.

Поставленная задача решается тем, что в расточной головке, содержащей корпус с осевой полостью, соплами, радиальным пазом и резьбовым хвостовиком, двухсторонний плавающий резец, размещенный в радиальном пазу корпуса, втулку со сквозными продольными пазами, соосную корпусу, направляющие шпонки, размещенные в пазах втулки и фиксаторы втулки, втулка выполнена подвижной относительно продольной оси корпуса, под углом α к продольной оси корпуса выполнены опорные поверхности для шпонок, а фиксаторы втулки исключают ее вращение и ограничивают осевое переметение втулки на величину ΔL, определяемую выражением

где ΔD - радиальное перемещение направляющих шпонок, α - угол между образующей опорной поверхности шпонки и осью корпуса.The problem is solved in that in a boring head containing a housing with an axial cavity, nozzles, a radial groove and a threaded shank, a double-sided floating cutter placed in a radial groove of the housing, a sleeve with through longitudinal grooves, a coaxial housing, guide keys located in the grooves of the sleeve and sleeve retainers, the sleeve is movable relative to the longitudinal axis of the housing, at an angle α to the longitudinal axis of the housing, support surfaces for the keys are made, and the retainer of the sleeve exclude its rotation and limit sevoe peremetenie sleeve by an amount ΔL, defined by the expression

where ΔD is the radial movement of the guide keys, α is the angle between the generatrix of the support surface of the keys and the axis of the housing.

Вершина угла α обращена в сторону радиального паза корпуса или направлена к резьбовому хвостовику, опорные поверхности для шпонок выполнены коническими, на корпусе выполнены продольные пазы с опорными поверхностями для шпонок в виде плоскостей, а направляющие шпонки и пазы втулки выполнены прямоугольной формы. The apex of the angle α is turned towards the radial groove of the housing or directed to the threaded shank, the supporting surfaces for the keys are made conical, the longitudinal grooves are made on the body with the supporting surfaces for the keys in the form of planes, and the guide keys and the grooves of the sleeve are made in a rectangular shape.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является точное центрирование корпуса расточной головки в течение обработки внутренней поверхности трубы по всей ее длине за счет того, что исключается скалывание направляющих шпонок при их введении в трубу. Центрирование расточной головки обеспечивает точность размеров обрабатываемых внутренних диаметров труб. Кроме того, стабилизируется положение оси резцовой головки, корпуса и резца относительно оси внутреннего диаметра трубы и тем самым устраняется основная причина вибрации при расточке труб и соответственно повышается качество обрабатываемых поверхностей. The technical result achieved by the implementation of the invention is the exact centering of the housing of the boring head during the processing of the inner surface of the pipe along its entire length due to the fact that excluding chipping guide keys when they are inserted into the pipe. Centering the boring head ensures dimensional accuracy of the machined inner pipe diameters. In addition, the position of the axis of the cutter head, body and cutter relative to the axis of the inner diameter of the pipe is stabilized, thereby eliminating the main cause of vibration during pipe boring and, accordingly, the quality of the machined surfaces.

При расточке труб "на сжатие" (фиг.1), когда стержень, на котором закреплена расточная головка, нагружен сжимающими силами от осевой составляющей сил резания, вершина угла между образующей опорной поверхности шпонки и осью корпуса (α) обращена в сторону радиального паза корпуса. When boring the pipes "in compression" (Fig. 1), when the rod on which the boring head is mounted is loaded with compressive forces from the axial component of the cutting forces, the apex of the angle between the generatrix of the support surface of the key and the axis of the housing (α) is turned towards the radial groove of the housing .

При расточке труб "на растяжение" (фиг.2), когда стержень, на котором размещена расточная головка, нагружен растягивающими силами от осевой составляющей сил резания, вершина угла α обращена в сторону резьбового хвостовика корпуса. When boring the pipes "in tension" (Fig.2), when the rod on which the boring head is placed is loaded with tensile forces from the axial component of the cutting forces, the apex of the angle α is turned towards the threaded shank of the housing.

При расточке труб с большим внутренним диаметром опорные поверхности для шпонок выполнены в виде конической поверхности на корпусе, что упрощает их изготовление. When boring pipes with a large internal diameter, the supporting surfaces for the keys are made in the form of a conical surface on the body, which simplifies their manufacture.

При расточке труб с небольшим внутренним диаметром на корпусе выполнены продольные пазы, соответствующие пазам втулки, с опорными поверхностями для шпонок в виде плоскостей. When boring pipes with a small inner diameter, longitudinal grooves are made on the body, corresponding to the grooves of the sleeve, with supporting surfaces for the keys in the form of planes.

Для упрощения изготовления шпонок направляющие продольные пазы втулок и направляющие шпонки выполнены прямоугольной формы. To simplify the manufacture of dowels, the guide longitudinal grooves of the bushings and the guide keys are made in a rectangular shape.

Выполнение опорных поверхностей для шпонок на корпусе под углом α к оси корпуса, а втулки подвижной относительно оси корпуса позволяют при смещении втулки со шпонками на величину ΔL к вершине угла α утопить шпонки на величину радиального перемещения ΔD шпонок и обеспечить свободный ввод расточной головки и шпонок в трубу, а при последующем смещении втулки со шпонками в противоположную сторону выбрать зазор между шпонками, внутренней поверхностью трубы и корпусом, зафиксировать положение корпуса и резца относительно трубы, что обеспечивает стабильность внутреннего диаметра трубы при расточке. Кроме того, фиксация положения втулки и направляющих шпонок относительно корпуса, исключающая вращение втулки со шпонками, обеспечивает постоянство положения корпуса с резцом относительно внутренней стенки трубы и исключает тем самым вибрацию при расточке. The implementation of the supporting surfaces for the dowels on the housing at an angle α to the axis of the housing, and the sleeves movable relative to the axis of the housing allow the dowels to be drowned by the value of the radial displacement ΔD of the dowels and to allow free entry of the boring head and keys into pipe, and with subsequent displacement of the sleeve with the keys in the opposite direction, select the gap between the keys, the inner surface of the pipe and the body, fix the position of the body and the cutter relative to the pipe, which ensures Stability of the inner diameter of the pipe during boring. In addition, fixing the position of the sleeve and the guide keys relative to the body, excluding the rotation of the sleeve with the keys, ensures a constant position of the body with the cutter relative to the inner wall of the pipe and thereby eliminates vibration when bored.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана расточная головка для расточки труб "на сжатие"; на фиг.2 - расточная головка для расточки труб "на растяжение"; на фиг.3 -расточная головка с продольными пазами в корпусе. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a boring head for boring pipes "compression"; figure 2 - boring head for boring pipes "in tension"; figure 3 - boring head with longitudinal grooves in the housing.

Расточная головка содержит корпус 1 с радиальным пазом 2, осевым отверстием и соплами 3, двухсторонний резец 4, втулку 5 со сквозными продольными пазами, направляющие шпонки 6. резьбовой хвостовик 7 и фиксатор 8. The boring head comprises a housing 1 with a radial groove 2, an axial hole and nozzles 3, a double-sided cutter 4, a sleeve 5 with through longitudinal grooves, guide keys 6. a threaded shank 7 and a retainer 8.

Расточная головка работает следующим образом. Перед началом работы "на растяжение" в продольные пазы втулки 5 и корпуса 1 вставляются направляющие шпонки 6. Втулка 5 отводится в крайнее положение, при котором шпонки 6 максимально утапливаются в корпусе 1 и втулке 5. Затем резцовая головка вводится внутрь растачиваемой трубы 9, втулка 5 смещается в сторону большего основания конической поверхности корпуса 1, в радиальном пазу 2 корпуса 1 размещается резец 4. Включается вращение трубы 9 и подача расточной головки, при этом направляющие шпонки 6 самозатягиваются по конической поверхности корпуса 1 и фиксируют корпус 1 и резец 4 относительно обрабатываемой трубы 9. В конце процесса расточки расточная головка выходит в специальную втулку, закрепленную на растачиваемой трубе (не показано). The boring head works as follows. Before starting the work "in tension", the guide keys 6 are inserted into the longitudinal grooves of the sleeve 5 and the housing 1. The sleeve 5 is retracted to the extreme position, in which the keys 6 are recessed as much as possible in the housing 1 and the sleeve 5. Then, the cutting head is inserted into the boring pipe 9, the sleeve 5 is shifted towards the larger base of the conical surface of the housing 1, a cutter 4 is placed in the radial groove 2 of the housing 1. The rotation of the pipe 9 and the feed of the boring head are turned on, while the guide keys 6 are self-tightening along the conical surface of the housing and 1 and fix the housing 1 and the cutter 4 relative to the processed pipe 9. At the end of the boring process, the boring head goes into a special sleeve mounted on the boring pipe (not shown).

При расточке трубной заготовки "на сжатие" расточная головка работает следующим образом. Перед началом работы в радиальный паз 2 корпуса 1 устанавливается резец 4, в продольные пазы втулки 5 и корпуса 1 устанавливаются направляющие шпонки 6. Втулка 5 отводится в крайнее положение, при котором шпонки 6 максимально утапливаются в корпусе 1 и втулке 5. Затем расточная головка вводится в специальную втулку, закрепленную на обрабатываемой трубе 9 (не показано), втулка 5 с направляющими шпонками 6 перемещается в сторону большего основания конической поверхности корпуса 1 до контакта направляющих шпонок 6 с отверстием специальной втулки, при этом корпус 1 расточной головки центрируется, а после включения вращения обрабатываемой трубы 9 и подачи расточной головки происходит самозатягивание шпонок 6 по конической поверхности корпуса 1 и фиксация положения корпуса 1 и двухстороннего резца 4 относительно трубы 9. Процесс расточки заканчивают после выхода резца из трубы. When boring the tubular billet "compression" boring head works as follows. Before starting work, a cutter 4 is installed in the radial groove 2 of the housing 1, guide keys 6 are installed in the longitudinal grooves of the sleeve 5 and the housing 1. The sleeve 5 is retracted to the extreme position, in which the keys 6 are sunk into the housing 1 and the sleeve 5. Then the boring head is inserted into a special sleeve mounted on the pipe being machined 9 (not shown), the sleeve 5 with the guide keys 6 moves toward the larger base of the conical surface of the housing 1 until the guide keys 6 come in contact with the hole of the special sleeve, etc. and the housing 1 of the boring head is centered, and after turning on the rotation of the workpiece 9 and feeding the boring head, the keys 6 self-tighten on the conical surface of the housing 1 and the position of the housing 1 and the bilateral cutter 4 is fixed relative to the pipe 9. The boring process is completed after the cutter leaves the pipe.

Предлагаемая резцовая головка по сравнению с известными позволяет повысить качество расточки внутреннего диаметра трубных изделий за счет стабилизации размеров расстачиваемых отверстий и улучшения качества обрабатываемой поверхности, что достигается точным центрированием расточной головки на всей длине обрабатываемого изделия. Кроме того, устраняется вибрация. The proposed cutter head in comparison with the known ones allows to improve the quality of the bore of the inner diameter of the tubular products by stabilizing the size of the holes to be opened and improving the quality of the surface being machined, which is achieved by precise centering of the boring head along the entire length of the workpiece. In addition, vibration is eliminated.

Claims

1. A boring head comprising a housing with an axial cavity, nozzles, a radial groove in which a two-sided floating cutter, a threaded shank, a sleeve, a coaxial housing are located, with through grooves in which guide dowels mounted on the supporting surfaces of the housing, and the sleeve retainers are placed characterized in that the sleeve with the guiding keys is movable relative to the longitudinal axis of the housing, the supporting surfaces for the guiding keys are located at an angle α to the axis of the housing, and the clamps of the sleeve exclude its rotation s and limit axial movement by an amount ΔL, determined from the expression

where ΔD is the radial movement of the guide keys.

2. The head according to claim 1, characterized in that the apex of the angle between the generatrix of the supporting surface of each guide key and the axis of the housing faces the radial groove of the housing or to the threaded shank.

3. The head according to claim 1, characterized in that the supporting surfaces for the guide keys are made conical.

4. The head according to claim 1, characterized in that longitudinal grooves with supporting surfaces for the keys in the form of planes are made on the body.

5. The head according to claim 1, characterized in that the guide keys and grooves of the sleeve are made in a rectangular shape.