ОПРАВКА РАСТОЧНАЯ

Полезная модель относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности, к инструментальным приспособлениям для токарных и расточных станков, и может быть использована для расточки глубоких отверстий.
Известна оправка расточная консольная, которая содержит корпус с устройством его закрепления и устройством для закрепления резца (ГОСТ 21225-75 Оправки расточные консольные с креплением резца под углом 60° и хвостовиком конусностью 7:24).
Недостатком аналога является низкая жесткость конструкции при растачивании глубоких отверстий, что приводит к низкой точности обработанных отверстий.
В качестве прототипа выбрана расточная оправка, состоящая из корпуса с устройством его закрепления на станке и устройством для закрепления резца, в котором установлен лимб и сопряженный с ним по резьбе резцедержатель. С целью выбора осевых зазоров и создания натягов между лимбом и корпусом, а также в резьбовом соединение лимба и резцедержателя в оправке предусмотрен натяжной механизм. Он состоит из троса, проходящего через центральное осевое отверстие, выполненное в корпусе оправки. Одним концом трос крепится к резцедержателю, а другим - к упругому элементу в виде жесткой пружины, в результате такого конструктивного решения возникает дополнительный эффект - виброгашение (Патент РФ №2252840, опубл. 27.05.2005, МПК B23B 29/034).
К недостаткам прототипа относится то, что усилие натяга троса сравнительно невелико, так как для стандартных размеров оправки невозможно внутри нее установить достаточно мощную пружину. Трос, имеющий большую длину, имеет, естественно, большую податливость, что снижает жесткость всей конструкции.
Задачей полезной модели является повышения жесткости оправки расточной, предназначенной преимущественно для расточки глубоких отверстий.
Технический результат - повышение точности обработки отверстий и снижение шероховатости обработанной поверхности при одновременном повышении стойкости оправки расточной.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в оправке расточной, содержащей цилиндрический корпус с размещенными на его внешней поверхности устройством крепления оправки в станке и устройством для закрепления резца, корпус оправки выполнен с внутренней замкнутой и заполненной рабочей жидкостью полостью со штуцером, предназначенным для соединения полости через регулятор давления с гидростанцией высокого давления, при этом, в качестве рабочей жидкости возможно применение машинного масла или сетевой воды или смазочно-охлаждающей жидкости.
Техническая сущность предложенного технического решения иллюстрируется Фиг, где показан общий вид оправки расточной.
Предложенная оправка расточная повышенной жесткости имеет устройство 1 для закрепления в револьверной головке и устройство 2 для закреплении резца традиционной конструкции соответствующей ГОСТ 21225-75. Корпус 3 имеет внутри полость 4, которая закрыта штуцером 5, который трубопроводом соединен с регулятором давления 6 и далее с гидростанцией 7. Рабочая жидкость, заполняющая полость 4 корпуса 3 и подаваемая в нее под высоким давлением (до 10 МПа и выше), создает сложнонапряженное состояние оправки расточной. В зависимости от имеющихся на производстве магистралей высокого давления технических жидкостей, в качестве рабочей жидкости возможно применение машинного масла или сетевой воды или смазочно-охлаждающей жидкости. Чем больше подаваемое в полость 4 давление технической жидкости, тем большие напряжения будет испытывать корпус 3 а, следовательно, будет и выше жесткость оправки как в осевом, так и в радиальном направлениях.
При поперечном изгибе цилиндрического стержня его деформация при постоянном изгибающем моменте будет зависеть только от величины момента сопротивления поперечного сечения стержня, который определяется для сплошного сечения как
где - D - наружный диаметр стержня,
а для кольцевого сечения, как у нас, он равен
где -
здесь d - внутренний диаметр.
4
Оправка имеет наружный диаметр D=40 мм, а внутренний примем d=20 мм, тогда β=0, 5 а β=0,0625.
Следовательно, как момент сопротивления так и напряжения и изгиб уменьшится всего на 6,25%.
В то же время при подаче давления во внутреннюю полость оправки напряжения в стенках рассматриваемого цилиндра рассчитываются по формуле
где - P - давление внутри полости,
D - наружный диаметр,
- толщина стенки рассматриваемого цилиндра.
Для выбранных размеров
t=10 мм а σ=P.
В настоящее время широко используются насосные станции высокого давления до 10 МПа и выше. Так как напряжения и деформация всегда пропорциональны друг другу то следует ожидать, что изгиб пустотелой оправки так же снизится пропорционально поданному в полость давлению. Компьютерное моделирование показывает, что уже при давлении 1,2 МПа Wx увеличится более, чем на 6,25%, т.е. полностью восстанавливается потеря момента сопротивления поперечного сечения оправки, обусловленная наличием полости 4. Дальнейшее повышение давления в полости 4 приводит к увеличению момента сопротивления поперечного сечения оправки по сравнению с оправкой без полости. При этом порог увеличения момента сопротивления поперечного сечения оправки в предложенном техническом решении гораздо выше, чем в решении по прототипу.
Из выше приведенных данных видно, что использование пустотелой оправки с внутренним давлением будет иметь по сравнению с цельной оправкой или с оправкой-прототипом меньший изгиб при действии одинакового внешнего изгибающего момента.
Оправка расточная устанавливается в соответствующее приспособление станка, например, в револьверную головку, и производится обработка внутреннего отверстии заготовки. При этом возникающая сила резания будет стремиться изогнуть оправку, но так как она находится в сложнонапряженном состоянии, то изгиб ее будет намного меньше а, следовательно, и показатели точности обработанной поверхности буду лучше. В особенности это скажется на снижении величины отклонения от цилиндричности. С другой стороны более жесткая оправка расточная под действием переменной силы резания будет иметь колебания меньшей амплитуды, что скажется на уменьшении величины шероховатости обработанной поверхности.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой и неизвестной на дату подачи заявки совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата, который выражается в следующем: повышенная жесткость оправки расточной будет способствовать тому, что под действием переменной силы резания режущая кромка резца будет совершать перемещения меньшей величины, а это приведет к снижению высоты волнистости обрабатываемой поверхности, что, как следствие, скажется на увеличении стойкости оправки.
Свойства, регламентированные в заявленном техническом решении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности, к инструментальным приспособлениям для токарных и расточных станков, и может быть использовано для расточки глубоких отверстий;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
В соответствии с изложенным, заявленный объект соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.