АЛМАЗНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОХВАТЫВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Полезная модель относится к области металлообработки, а именно к конструкциям инструментов для обработки точных наружных цилиндрических поверхностей деталей машин, например, поршневых колец двигателей внутреннего сгорания и различного вида втулок.
Известна конструкция инструмента для обработки точных наружных цилиндрических поверхностей суперфинишированием, содержащая корпус, с размещенными в нем держателями абразивных брусков, а также механизм их прижима и радиальной подачи ("Машиностроение", энциклопедический справочник, М., издательство машиностроительной литературы, 1949 г., т.7, с.45-48, фиг.56, 58). В качестве механизма прижима брусков применяют пружину, пневмо или гидроцилиндр. Обрабатываемой детали сообщают вращение вокруг своей оси, а брускам - продольное, возвратно-поступательное перемещение. Известный инструмент используют для отделочной финишной обработки цилиндрических поверхностей.
Существенным недостатком известного инструмента является то, что он не исправляет исходную погрешность формы обрабатываемой детали, полученной на предшествующей операции, поскольку съем металла не превышает 3-5 микрон на диаметр, что находится в пределах допуска на изготовление детали. Поэтому требуется предварительная обработка деталей в несколько операций шлифования, что увеличивает трудоемкость их изготовления.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является алмазный инструмент для охватывающей обработки наружных цилиндрических поверхностей поршневых колец (И.Е.Фрагин "Новое в
хонинговании", М., "Машиностроение", 1980 г., с.55-62, рис.26), содержащий корпус в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого закреплены алмазные бруски постоянной зернистости по длине инструмента, при этом рабочая поверхность брусков выполнена цилиндрической формы.
Использование известного инструмента для обхватывающей обработки цилиндрических поверхностей позволяет устранить исходную погрешность формы деталей и уменьшить отклонение их от круглости.
Однако известный инструмент также имеет существенные недостатки.
Применение алмазных брусков постоянной зернистости по длине инструмента вызывает необходимость при обработке деталей с высокими требованиями по геометрии и шероховатости поверхности использовать многопроходную обработку несколькими инструментами, оснащенными брусками различной зернистости. Это приводит к увеличению трудоемкости обработки и к снижению производительности труда. Кроме того, выполнение рабочих поверхностей цилиндрической формы по всей длине инструмента вызывает необходимость радиальной подачи их за счет продольной разрезки полого корпуса инструмента и сжатия его поршнем специального гидроцилиндра. Наличие подвижных частей в инструменте отрицательно сказывается на качестве и точности обрабатываемых деталей. Кроме того, для использования известного инструмента требуются сложные дорогостоящие хонинговальные станки и высокая квалификация рабочих.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности геометрической формы обрабатываемых изделий и снижение трудоемкости их изготовления.
Указанная задача решается следующим образом:
У алмазного инструмента для охватывающей обработки наружных цилиндрических поверхностей, содержащего корпус в виде полого цилиндра, с размещенными на его внутренней поверхности рядами алмазных брусков, авторы предлагают в каждом ряду размещать несколько алмазных брусков,
причем рабочие поверхности верхних брусков выполнить конической формы, а рабочие поверхности самых нижних в рядах брусков выполнить цилиндрической формы, коническую рабочую поверхность верхних в рядах брусков выполнить с углом образующей, равным 1-10 минутам, в каждом ряду алмазных брусков размещать бруски различной зернистости и длины, причем зернистость и длину каждого ниже расположенного бруска принимать меньшей предыдущего, выше расположенного, на 30-70%.
Предлагаемый инструмент позволяет:
- повысить производительность труда за счет совмещения в одном инструменте черновых и чистовых алмазных брусков и отказаться от многопроходной обработки,
- повысить качество обработки за счет высокой жесткости инструмента и надежного направления изделий по инструменту в процессе обработки.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".
Промышленная применимость предлагаемого технического решения видна из описания.
На фиг.1 - изображен алмазный инструмент для охватывающей обработки наружных цилиндрических поверхностей.
На фиг.2 - разрез А-А
Инструмент содержит корпус 1 в виде полого цилиндра. На внутренней поверхности корпуса 1 размещены ряды алмазных брусков 2. Бруски 2 закреплены на корпусе 1 механически, т.е. либо приклеены к нему или припаяны.
1
2
3
Каждый ряд содержит 2-3 бруска различной зернистости и длины. На фиг.1 показано три бруска в каждом ряду длиной l; l; l. Зернистость и длина каждого ниже лежащего в ряду бруска меньше предыдущего на 30-70%. В результате этого верхние крупнозернистые бруски обеспечивают
черновую обработку изделия, а последующие, мелкозернистые бруски - получистовую и чистовую обработки. Это позволяет отказаться от многопроходной обработки и обеспечить качество обработки изделия одним инструментом за один проход.
Пропорционально изменению зернистости брусков в каждом ряду изменяется их длина. Последние - чистовые бруски меньшей зернистости имеют и меньшую длину по сравнению с предшествующими выше лежащими брусками большей зернистости. Поскольку мелкозернистые бруски имеют большую износостойкость, чем крупнозернистые, это позволяет выравнить стойкость брусков различной зернистости, располагающихся в одном ряду. В свою очередь это обеспечивает рациональное использование алмазных брусков за все время работы инструмента и позволяет снизить затраты на инструмент.
Рабочие поверхности нижних в рядах брусков имеют цилиндрическую форму с диаметром D, равным номинальному диаметру обработанной цилиндрической поверхности изделия. Они обеспечивают чистовую отделку обрабатываемой поверхности изделия с требуемой точностью и шероховатостью поверхности.
Рабочие поверхности всех предшествующих в ряду брусков имеют форму конической поверхности с углом общей образующей, равным 1-10 минутам. Это позволяет производить обработку изделия за один продольный ход изделия и отказаться от необходимости многочисленных возвратно-поступательных перемещений изделия относительно инструмента и радиальной подачи брусков.
В результате, предлагаемое техническое решение позволит повысить производительность труда, упростить конструкцию инструмента при одновременном увеличении жесткости и, как следствие, повысить точность обрабатываемых изделий.
Предлагаемый алмазный инструмент для охватывающей обработки цилиндрических поверхностей работает следующим образом:
Предлагаемый алмазный инструмент устанавливают на столе сверлильного станка (на фиг. не показан) по оси его шпинделя. Изделие, например, пакет поршневых колец, закрепляют на специальной оправке, установленной в шпинделе станка (на фиг. не показан) и вводят во внутреннюю полость инструмента. Оправке с обрабатываемым пакетом колец сообщают вращение вокруг оси и поступательное перемещение вдоль оси с помощью механизма подачи станка (на фиг. не показан).
Пологий конус, с углом φ, равным 1-10 минутам, верхних алмазных брусков 2 обеспечивает надежное направление обрабатываемого изделия по оси инструмента и исправление ими погрешности геометрической формы изделия. Верхние, крупнозернистые бруски производят черновую обработку поверхности обрабатываемого изделия, удаляя основной припуск, а последующие, более мелкозернистые бруски - получистовую обработку.
Рабочие поверхности самых нижних в рядах брусков 2 имеют цилиндрическую форму с диаметром D, равным номинальному диаметру обработанной цилиндрической поверхности изделия. Они производят чистовую отделку и калибрование обрабатываемой поверхности изделия с требуемой точностью и шероховатостью поверхности.
В результате, в отличие от известного инструмента, предлагаемый алмазный инструмент для охватывающей обработки наружных поверхностей обеспечивает:
- повышение производительности труда за счет совмещения в одном инструменте черновых и чистовых брусков и отказа от многократной обработки изделий;
- повышение качества обработки изделий за счет высокой жесткости инструмента и надежного направления изделий по инструменту в процессе обработки.