ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРЕЗКИ ГОЛОВОК СТЕРЖНЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, а именно к метизному и машиностроительному производствам, и может быть использована для изготовления стержневых крепежных изделий с головками прямоугольного поперечного сечения и криволинейной опорной поверхностью.
Известен инструмент для двухсторонней обрезки головок болтов, содержащий соосно установленный пуансон, матрицу и выталкиватель, причем у матрицы и пуансона выполнены отверстия. Пересечение боковых поверхностей отверстий матрицы и пуансона с их рабочими торцевыми поверхностями образуют режущие кромки, причем у матрицы расстояние между режущими кромками, обрезающими противоположные грани головки изделия, равно аналогичному расстоянию у пуансона (а.с. СССР №274632).
Данный инструмент сложен в эксплуатации, т.к. необходимо обеспечение параллельности режущих кромок, обрезающих грани головок болтов.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является инструмент для обрезки головок стержневых изделий с криволинейной опорной поверхностью, содержащий соосно установленные пуансон с отверстием под головку стержневого изделия, обрезную матрицу с отверстием и углублением под упомянутую головку и выталкиватель, при этом боковые поверхности отверстия пуансона и углубления обрезной матрицы при пересечении с их рабочими торцевыми поверхностями образуют режущие кромки для обрезания граней головки заготовки изделия, причем расстояние между режущими кромками матрицы, обеспечивающими обрезание противоположных граней головки, составляет 0,95…0,99 аналогичного расстояния между режущими кромками пуансона, а высота углубления в матрице под головку стержневого изделия составляет 0,65…0,80 высоты головки (патент РФ №2312731).
Недостатком ближайшего аналога являются недостаточный срок службы обрезной матрицы из-за локального приложения нагрузки на режущие кромки, что вызывает выкрашивание и повышенный износ режущих кромках.
Технической задачей заявляемой полезной модели является увеличение стойкости обрезной матрицы за счет увеличения площади контакта обрезаемой головки с режущими кромками матрицы, при сохранении высокого качества стержневых изделий с криволинейной опорной поверхностью.
Поставленная задача решается тем, что в инструменте для обрезки головок стержневых изделий с криволинейной опорной поверхностью, включающем соосно установленные обрезную матрицу со сквозным центральным отверстием под стержень изделия и углублением под головку стержневого изделия, пуансон с отверстием под упомянутую головку и выталкиватель, причем боковые поверхности углубления обрезной матрицы и отверстия пуансона при пересечении с их торцевыми рабочими поверхностями образуют режущие кромки для обрезания граней головки заготовки изделия в отличии от ближайшего аналога, в центральной части режущих кромок обрезной матрицы выполнены пазы с цилиндрической поверхностью радиусом, равным 0,75…0,85 радиуса сферы криволинейной опорной поверхности головки и глубиной, равной 0,15…0,2 высоты головки изделия.
Для определения рациональных геометрических параметров пазов с цилиндрической поверхностью проведена серия экспериментов, в ходе которых установлено следующее.
При радиусе цилиндрической поверхности пазов менее 0,75 радиуса сферы криволинейной опорной поверхности головки на начальном этапе обрезки происходит локальный контакт обрезаемой головки с режущими кромками обрезной матрицы, что приводит к возникновению значительных контактных давлений в этих зонах, повышенному износу и выкрашиванию режущих кромок.
При радиусе цилиндрической поверхности пазов более 0,85 радиуса сферы криволинейной опорной поверхности головки возникают значительные контактные давления в центральных зонах пазов, что приводит к преждевременному износу этих рабочих участков обрезной матрицы.
При глубине пазов менее 0,15 высоты головки изделия на начальном этапе обрезки сравнительно мала площадь контакта обрезаемой головки с пазами. Локальность приложения нагрузки вызывает выкрашивание режущих кромок обрезной матрицы инструмента в этих зонах.
При глубине пазов более 0,2 высоты головки изделия увеличивается площадь срезаемого на втором этапе обрезки металла, что ведет к увеличению усилия на выталкиватель и снижению его стойкости.
Таким образом, вышеуказанные соотношения позволили обеспечить высокую стойкость обрезной матрицы, при высоком качестве изготавливаемых стержневых изделий.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 дан разрез обрезной матрицы, на фиг.2 - вид сверху обрезной матрицы, на фиг.3 - осевой разрез обрезной матрицы и пуансона в плоскости, параллельной режущим кромкам, где левая половина начало процесса обрезки граней головки, правая половина - окончание процесса обрезки граней головки; на фиг.4 - осевой разрез обрезной матрицы и пуансона в плоскости, перпендикулярной режущим кромкам, где левая половина - начало процесса обрезки граней головки, правая половина -окончание процесса обрезки граней головки.
Инструмент для обрезки головок стержневых изделий с криволинейной опорной поверхностью включает соосно установленные обрезную матрицу 1 (фиг.1, 2, 3, 4) со сквозным центральным (осевым) отверстием 2 круглого сечения, пуансон 3 со сквозным осевым отверстием 4 прямоугольного сечения и выталкиватель (на чертежах не показан). Заготовка для изготовления изделия представляет собой стержень 5 с головкой 6, которая имеет плоский торец 7 и криволинейную опорную поверхность 8. Отверстие 4 в пуансоне 3 соосно отверстию 2 в матрице 1. Со стороны опорной торцевой поверхности 9 обрезной матрицы 1 в ее осевом отверстии 2 установлен выталкиватель. На торцевой рабочей поверхности 10 обрезной матрицы 1 выполнено углубление 11 под головку 6 в виде сквозного паза. Боковые стенки 12 углубления 11 при пересечении с торцевой рабочей поверхностью 10 обрезной матрицы 1 образуют параллельные режущие кромки 13 и 14. В центральной части на каждой режущей кромке 13 и 14 обрезной матрицы 1 выполнены пазы 15 с цилиндрической поверхностью радиусом «r», равным 0,75…0,85 радиуса «R» сферы криволинейной опорной поверхности головки 6 изделия (заготовки) и глубиной «h», равной 0,15…0,2 высоты «Н» головки 6 стержневого изделия. Боковые поверхности 16 осевого отверстия 4 пуансона 3 при пересечении с его торцевой рабочей поверхностью 17 образуют режущие кромки 18 и 19 пуансона 3.
Работает инструмент следующим образом.
Заготовка изделия стержнем 5 устанавливается в центральное отверстие 2 обрезной матрицы 1, а головка 6 помещается в углубление 11 и своей криволинейной опорной поверхностью 8 опирается на режущие кромки 13 и 14 На начальном этапе обрезки граней головки 6 при движении пуансона 3 по направлению заготовки происходит врезание режущих кромок 13 и 14 в криволинейную опорную поверхность 8 головки 6, при этом часть криволинейной опорной поверхности 8, прилежащая к стержню 5 с обрезной матрицей 1 не контактирует. Причем одна часть криволинейной опорной поверхности 8 головки 6 контактирует с режущими кромками 13 и 14 обрезной матрицы 1 по линии, а другая часть контактирует с цилиндрической поверхностью пазов 15 матрицы 1 по поверхности. На следующем этапе обрезки в головку 6 внедряются режущие кромки 18 и 19 пуансона 3, в результате чего после завершения этого этапа облой 20 (срезаемый металл) зажимается между торцевыми рабочими поверхностями 10 и 17 соответственно обрезной матрицы 1 и пуансона 3. На конечном этапе обрезки граней головки 6 выталкиватель проталкивает готовое изделие через отверстие 4 пуансона 3, при этом облой 20 отделяется от головки 6, причем торцевые рабочие поверхности 10 и 17 обрезной матрицы 1 и пуансона 3, а так же режущие с кромки 13, 14 и 18, 19 не контактируют.
При использовании предлагаемого инструмента срок службы обрезной матрицы увеличиться на 30…40%.