Хонинговальная головка

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к хонинговальным головкам для финишной обработки точных отверстий.
Известно устройство хонинговальной головки, содержащей корпус с радиальными отверстиями, в которых размещены колодки с брусками, шток-толкатель с эллиптическими поверхностями разжимных элементов, которые воздействуют на ползуны в радиальных отверстиях корпуса, а рабочий конец штока-толкателя и стакана соединены несамотормозящей резьбой (Авторское свидетельство SU №1174237, В24В 33/02, 1983 г).
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой точности формы и производительности при финишной обработке отверстий вследствие сложного многозвенного механизма поджатия колодок с брусками к обрабатываемой поверхности и сосредоточенного приложения нагрузки в двух точках колодки и не возможности увеличения количества соосно-расположенных колодок с брусками для повышения производительности.
Известно устройство многорядной хонинговальной головки, содержащей корпус в виде набора обойм, установленных с возможностью осевого перемещения по наружной цилиндрической поверхности, несущий колодки с абразивными брусками, разжимные элементы, установленные с возможностью взаимодействия с колодками брусков, разжимной шток и механизм независимого регулирования и фиксации каждого ряда брусков. Осевое перемещение брусков выполняется до обработки и необходимо для удобства регулирования положения каждого ряда абразивных брусков (Авторское свидетельство SU №1220757, В24В 33/08, 1986 г).
Устройство отличается ограниченными возможностями для повышения качества обработанной поверхности, так как не исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину, и соответственно, наличия на обработанной поверхности глубоких рисок-царапин и устройство имеет сложный механизм поджатая не обеспечивающей соосности колодок брусков при сосредоточенным приложении усилия к ним, что приводит к ограниченной точности формы обработанной поверхности.
Известна хонинговальная головка, содержащая корпус с установленными в нем секторами-толкателями, предназначенными для взаимодействия каждого из них с одной стороны с конусами разжима, с другой - с брускодержателями с абразивными брусками, выполненными в виде винтообразной цилиндрической пружины сжатия в количестве не менее двух, расположенными под углом к образующей головки и прижатыми торцами друг к другу тарельчатыми пружинами (Патент RU 2146594, В24В 33/08, 2000 г).
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой точности формы и производительности при финишной обработке отверстий вследствие сложного многозвенного механизма поджатая колодок с брусками к обрабатываемой поверхности и не исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину.
Известна хонинговальная головка, которая содержит корпус, несущий колодки с абразивными брусками, разжимные элементы, установленные с возможностью взаимодействия с колодками брусков, разжимной шток и механизм осевого перемещения абразивных брусков, выполненный в виде стакана, в радиальных отверстиях которого на осях установлены с возможностью поворота вокруг осей поворотные планки, одним концом входящие в пазы колодки, а другим - в пазы разжимного штока и осевого перемещения колодок с брусками вверх при перемещении разжимного штока вниз (Патент RU 2108902, В24В 33/08, 1996 г).
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой точности формы и производительности при финишной обработке отверстий вследствие сложного многозвенного механизма поджатия колодок с абразивными брусками к обрабатываемой поверхности и сосредоточенного приложения нагрузки в двух точках колодки и не возможности увеличения количества соосно-расположенных колодок с брусками для повышения производительности.
Известна хонинговальная головка, содержащая корпус, несущие колодки с абразивными брусками, разжимной шток, установленный с возможностью взаимодействия с колодками брусков, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков, выполненный в виде пакета последовательно собранных тарельчатых пружин конической формы с углом наклона образующей конуса 5-14 градусов, установленных между уступом разжимного штока и корпусом, и возвратные пружины (Патент RU 168775, МПК В24В 33/08, 2016).
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой точности формы из-за наличия зазоров и колебаниях точности наружного диаметра в пакетах тарельчатых пружин и ограниченной производительности при финишной обработке отверстий вследствие не возможности полного контакта абразивных брусков с обрабатываемой поверхностью.
Известна хонинговальная головка, содержащая корпус, несущие колодки с абразивными брусками, установленные в прорезях корпуса, составной разжимной шток, установленный с возможностью взаимодействия с колодками брусков, рабочая часть которого выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, высота которого соответствует высоте несущих колодок, а угол уклона соответствует углу уклона внутренних наклонных поверхностей несущих колодок, и равен углу наклона торцевых поверхностей несущих колодок, соответствующих углу наклона направляющих поверхностей прорезей корпуса, и возвратные пружины (Патент RU 170966, МПК В24В 33/08, 2016).
Недостатком устройства является не обеспечение высокой точности формы отверстия при финишной обработке отверстий вследствие радиального перемещения при наличии наклона торцевых направляющих поверхностей несущих колодок приводит к заклиниванию и неравномерности перемещения и неравномерность распределения радиальной нагрузки между коническим разжимным штоком и колодками из-за колебания допуска точности угла наклона конических поверхностей. Кроме того не возможности полного контакта абразивных брусков с обрабатываемым отверстием для максимальной производительности обработки. Сложность конструкции хонинговальной головки из-за наличия в конструкции возвратной пружины для возврата в исходное положение несущих колодок с абразивными брусками.
Наиболее близким техническим решением является хонинговальная головка, содержащая корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с наклонными торцевыми поверхностями и установленные в корпусе с возможностью одновременного осевого и радиального перемещений несущих колодок по ответным внутренним направляющим поверхностям корпуса, установленный в ступенчатой выемке корпуса разжимной элемент, контактирующий с основаниями несущих колодок, выполненный в виде упругого цилиндра, на стенке которого между основаниями несущих колодок выполнены продольные прямоугольные прорези длиной, соответствующей длине несущих колодок, и двухступенчатый поршень, расположенный малой ступенью в отверстии упругого цилиндра (Патент RU 177991, МПК В24В 33/08, 2018).
Недостатком устройства является не обеспечение высокой точности формы и качества поверхности отверстия при финишной обработке вследствие радиального перемещения при наличии наклона торцевых направляющих поверхностей несущих колодок, приводящих к заклиниванию и неравномерности перемещения и неравномерность распределения радиальной нагрузки между частями разжимного элемента, контактирующими с основаниями несущих колодок из-за допуска точности их размеров. Кроме того нет возможности полного контакта абразивных брусков с обрабатываемым отверстием для максимальной производительности обработки.
Задача - разработка конструкции хонинговальной головки с простым механизмом поджатия колодок с абразивными брусками, обеспечивающего их радиальное и тангенсальное перемещение, распределенное приложение усилия к колодкам, при соосном расположении, с возможностью максимального увеличения площади контакта абразивных брусков с обрабатываемой поверхностью.
Техническим результатом является увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.
Технический результат достигается хонинговальной головкой, содержащей корпус, фиксируемые возвратными пружинами несущие колодки с абразивными брусками, установленные в отверстиях корпуса, упругий разжимной элемент, контактирующий с основаниями несущих колодок, и двухступенчатый шток, установленный с возможностью воздействия большей ступенью на упругий разжимной элемент, при этом разжимной элемент выполнен в виде упругих продольных пластин, установленных в продольных выемках малой ступени штока, упирающихся одним торцом в уступ корпуса, несущие колодки расположены под углом 2°-6° к радиусу хонинговальной головки, а абразивные бруски выполнены в виде секторов, образующих сборный раздвижной цилиндр.
P
R
T
К
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении двухступенчатый шток (S) своей большей ступенью воздействует на торец упругих продольных пластин, которые упираются другими торцами в уступ корпуса. Продольные пластины изгибаются и воздействуют боковыми поверхностями на середину основания несущих колодок, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки между продольными пластинами, что, в свою очередь, повышает точность формы обрабатываемого отверстия. Поскольку несущие колодки расположены под углом 2°-6° к радиусу хонинговальной головки, то несущие колодки равномерно перемещаются по наклонным отверстиям корпуса, что обеспечивает точность формы обрабатываемого отверстия. При этом абразивные бруски в виде секторов, закрепленных на несущих колодках перемещаются за счет наклона несущих колодок в радиальном направлении т.е. получают радиальную подачу S и, кроме этого, тангенсальную подачу S, перпендикулярную продольной оси O, хонинговальной головки, что исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину, т.е. снижает шероховатость обрабатываемой поверхности отверстия. Применение абразивных брусков, в виде секторов, образующих сборный раздвижной цилиндр с наружным диаметром соответствующим диаметру обрабатываемого отверстия (до обработки), обеспечивает максимальное увеличение площади контакта абразивных брусков с обрабатываемой поверхностью, что повышает производительность обработки.
Сущность конструкции хонинговальной головкой поясняется фигурами.
На фиг. 1 показан продольный разрез хонинговальной головки.
На фиг. 2 показан поперечный разрез хонинговальной головки.
Предлагаемая конструкция хонинговальной головки содержит корпус 1, фиксируемые возвратными пружинами 2 несущие колодки 3 с абразивными брусками 4. Несущие колодки 3 установлены в отверстиях 5 корпуса 1 под углом 2°-6° к радиусу хонинговальной головки. Двухступенчатый шток 6 установлен с возможностью воздействия на упругий разжимной элемент, выполненный в виде упругих продольных пластин 7, установленных в продольных выемках 8 малой ступени 9 штока 6, упирающихся одним торцом 10 в уступ корпуса 1, а другим торцом в большую ступень 11 штока 6. Абразивные бруски 4 выполнены в виде секторов, образующих сборный раздвижной цилиндр с наружным диаметром D, соответствующим диаметру обрабатываемого отверстия до обработки.
R
T
P
Устройство работает следующим образом. После ввода хонинговальной головки в обрабатываемое отверстие включается вращение и ее возвратно-поступательное движение, после чего вступает в действие механизм радиального перемещения, осуществляющий радиальное S и тангенсальное S перемещение несущих колодок 3 с абразивными брусками 4 за счет продольного изгиба упругих продольных пластин 7 воздействующих на основание несущих колодок 3 при перемещении двухступенчатого штока 6 вниз S.
P
R
T
К
После каждого двойного хода хонинговальной головки, при осевом перемещении двухступенчатого штока 6 S вниз, большая ступень 11 двухступенчатого штока 6 воздействует на торец упругих продольных пластин 7, которые упираются другими торцами 10 в уступ корпуса 1 и при их продольном изгибе воздействуют на середину оснований несущих колодок 3, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки между продольными пластинами 7, что повышает точность формы обрабатываемого отверстия. Поскольку несущие колодки 3 расположены под углом 2°-6° к радиусу хонинговальной головки, то несущие колодки 4 равномерно перемещаются по наклонным отверстиям 5 корпуса 1, что обеспечивает точность формы обрабатываемого отверстия. При этом абразивные бруски 4 в виде секторов, образующих сборный раздвижной цилиндр, закрепленных на несущих колодках 3 перемещаются за счет наклона несущих колодок в радиальном направлении т.е. получают радиальную подачу S и, кроме этого, тангенсальную подачу S, перпендикулярную продольной оси O, хонинговальной головки, что исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину, т.е. снижает шероховатость обрабатываемой поверхности отверстия.
Использование абразивных брусков 4, выполненных в виде секторов, образующих сборный раздвижной цилиндр с наружным диаметром D, обеспечивает максимальное увеличение площади контакта абразивных брусков 4 с обрабатываемой поверхностью, что повышает производительность обработки.
P
Возврат несущих колодок 3 с абразивными брусками 4 в исходное положение после обработки осуществляется возвратными пружинами 2 при осевом перемещении двухступенчатого штока 6 S вверх.
P
R
Можно определить осевое перемещение S двухступенчатого штока 6 для достижения радиальной подачи S по формуле:
R
где S - радиальная подача несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;
T
S - тангенсальное перемещение несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;
α - угол наклона боковых поверхностей отверстий 5, по которым движутся несущие колодки 3 с абразивными брусками 4 к радиальному направлению хонинговальной головки.
Рассчитаем предельные значения угла уклона α направляющих поверхностей отверстий 5 в корпусе 1.
Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения этих поверхностей по формуле
max
tgα≤tgϕ;
где tgϕ=ƒ=0,l - коэффициент трения стали по стали;
тогда
max
α≤6°;
max
max
Таким образом, угол уклона α направляющих поверхностий отверстий 5 в корпусе 1 α=6°.
min
T
R
R
Наименьшее предельное значение угла наклона α этих поверхностей определим из условия осевого смещения S равного размеру абразивного зерна при подаче S равной глубине резания S=t по формуле
зерна
где d=0,01 мм - минимальный размер абразивного зерна;
max
t=0,25 мм - максимальная глубина резания, мм
min
0,04=tgα
min
α=2°
min
min
Таким образом, угол уклона α направляющих поверхностей отверстий 5 в корпусе 1 α=2°.
Таким образом, хонинговальная головка, содержащая корпус, фиксируемые возвратными пружинами, установленные в отверстиях корпуса под углом 2°-6° к радиусу хонинговальной головки несущие колодки с абразивными брусками, выполненные в виде секторов, образующих сборный раздвижной цилиндр, двухступенчатый шток, установленный с возможностью воздействия большей ступенью на упругий разжимной элемент, выполненный в виде упругих продольных пластин, установленных в продольных выемках малой ступени штока, упирающихся одним торцом в уступ корпуса и контактирующих с основаниями несущих колодок, обеспечивает увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.