СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТВОЛА
METHOD OF BARREL PRODUCTION

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может использоваться при изготовлении стволов с гладкими и нарезными направляющими частями.
Известен способ изготовления ствола (см. патент RU №2429102 C2, 20.09.2011 г., B21K 21/06). Он заключается в том, что из исходной и термообработанной заготовки получают предварительной механической обработкой заготовку-трубу, имеющую на одном конце под подпорный центр заходную часть в виде наружных фаски и вспомогательной поверхности, переходящей в деформируемую часть в виде заходного конуса и цилиндра, являющегося на другом конце поводковой частью, имеющей с торца в отверстии заготовки-трубы технологическую фаску под поводковый центр: обжатие этой заготовки-трубы на радиально-обжимной машине неполучение при этом поковки ствола, подвергаемой окончательной механической обработке с образованием готового ствола.
Недостаток аналога: удаляемая технологическая прибыль - заходная часть - значительная по массе и у стволов калибра 12,7 и 14,5 мм составляет до 0,4-0,6 кг; коэффициент использования металла исходной заготовки низок и не превышает 50-60%, что отрицательно сказывается на производственно-экономических показателях ствольного производства (значительны энергозатраты на изготовление, большой износ режущего инструмента - резцов и времени на образование заготовки-трубы).
6
Известен другой способ изготовления ствола (см. патент RU №2069594 C1, 27.11.1996, МПК B21D 41/00). Он заключается в изготовлении и термообработке исходной заготовки, предварительной механической обработке ее с получением заготовки-трубы, имеющей с одного конца под подпорный центр заходную часть в виде наружной технологической фаски, основание которой переходит во вспомогательную поверхность, а та - в деформируемую часть коническо-цилиндрической формы, заканчивающейся на другом конце поводковой частью в виде большого и малого цилиндров; первым обжатием заготовки-трубы на радиально-обжимной машине получают промежуточную поковку, которую подвергают термической и затем механической обработке внутренней и наружных поверхностей для удаления окисных пленок под второе радиальное обжатие, которым получают окончательную поковку ствола, подвергаемую дальнейшей механической обработке с образованием готового ствола.
Его недостатки: отсутствие унификации элементов конструкции заготовки-трубы вследствие разных технологических фасок ее концов (наружной и внутренней) и разного инструмента, используемого для их образования; уменьшенная прочность заходной части из-за наличия наружной технологической фаски под радиальное обжатие и внутренней под механическую обработку заготовки-трубы в центрах токарного оборудования; нетехнологичность заготовки-трубы из-за образования этих фасок; ограниченная площадь контакта наружной технологической фаски с рабочей поверхностью подпорного центра и его повышенный износ при работе; сложность восстановления этой поверхности его.
Задачей изобретения является улучшение производственно-экономических показателей, а именно уменьшение количества используемого инструмента и объема механической обработки заготовки-трубы; унификация элементов ее конструкции; повышение прочности и надежности крепления ее при радиальном обжатии, а также стойкости подпорных центров радиально-обжимной машины и их технологичности.
0
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>″</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>D</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
Технический результат достигается способом изготовления ствола, включающим образование и термообработку исходной заготовки, ее предварительную механическую обработку с получением заготовки-трубы, имеющей на одном конце под подпорный центр радиально-обжимной машины заходную часть в виде наружной технологической фаски, переходящей в ее основании во вспомогательную поверхность, а та - в деформируемую бойками этой машины часть в виде заходного конуса, переходящего в цилиндр, являющийся на другом конце поводковой частью, имеющей с торца в отверстии заготовки-трубы технологическую фаску под поводковый центр. Далее изготовление из нее первым радиальным обжатием промежуточной поковки ствола, ее последующие промежуточные термическую и механическую обработку перед вторым радиальным обжатием для образования им готовой поковки ствола и затем ее окончательную механическую обработку. Новым в предлагаемом  способе является то, что под первое радиальное обжатие образуют заготовку-трубу с заходной частью в виде наружной технологической фаски с образующей, расположенной под углом α<90° к продольной плоскости и переходящей в ее основание во вспомогательную поверхность с диаметром по периферии D и с образующей, наклоненной к продольной плоскости под углом, равным углу наклона образующей наружной фаски, а промежуточную поковку под второе радиальное обжатие изготовляют с образующей вспомогательной поверхности наклоненной к продольной плоскости под углом, равным 0°, и диаметром по периферии
.
Использованием под первое и второе радиальные обжатия соответственно заготовки трубы и промежуточной поковки с одной и той же заходной частью: наружной  технологической фаски со своими параметрами (у первой они больше, чем у поковки под второе радиальное обжатие) оптимизируются прочностные характеристики не только этой части, но и у каждого из подпорных центров, используемых при этих обжатиях, и уменьшается износ их рабочих поверхностей, взаимодействующих с этими фасками при первом радиальном обжатии из-за их больших величин, чем повышается стойкость этих центров.
Наклоном вспомогательной поверхности заходной части заготовки-трубы или промежуточной поковки под углом α=30°, 45° или 60° относительно ее продольной плоскости упрощается конструкция этой части при условии, что он равен углу наклона образующей наружной технологической фаски.
В данном случае вспомогательная поверхность - продолжение этой фаски до начала деформируемой части заготовки-трубы или промежуточной поковки или может быть началом деформируемой части заготовки-трубы.
При этом повышается прочность этой части и обеспечивается максимальная площадь контакта рабочей поверхности подпорного центра с этой фаской и вспомогательной поверхностью, чем увеличивается его стойкость.
Когда у вспомогательной поверхности α=0°, она - цилиндрическая и поперечные сечения поковки в зоне ее расположения минимальной прочности, что используется при окончательном обжатии промежуточной поковки, обеспечивающим требуемые параметры окончательной поковки ствола.
Выполнением у заготовки-трубы цилиндрической деформируемой части уменьшаются масса исходной заготовки, количество снятого с нее металла и объем механической обработки ствола в целом.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом не следуют из уровня техники. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым, имеет существенные отличия, промышленно применимо и соответствует критерию изобретения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1-3 показаны заготовка-труба под первое радиальное обжатие, промежуточная и окончательная поковки с геометрическими параметрами, где Dпц - наружный диаметр подпорного центра радиально-обжимной машины (РОМ).
Данный способ изготовления ствола реализуется так: на металлургическом предприятии изготавливают и термообрабатывают исходную заготовку (круглые прокат или поковку), а на заводе-изготовителе оружия, например, прокат разрезают на заготовки требуемой длины, которые затем  обрабатывают.
o
На фрезерно-центровальном станке подрезают торцы заготовки, и затем на их периферии образуют фаски, одна из которых наружная технологическая фаска с параметрами dп<2d, lп и α<90° ее будущей заходной части, переходящая во вспомогательную поверхность длиной lв и α<90°, заканчивающаяся на боковой поверхности заготовки.
Затем эту заготовку сверлят, базируя на фасках, и развертывают сквозное отверстие do; с одного конца его образуют технологическую фаску в 45° под упорный центр токарного станка, а с противоположной стороны фаску с dз и lз под такой же центр и поводковый центр РОМы, используемый при обжатии заготовки-трубы и промежуточной поковки.
1
Дальнейшая токарная обработка заготовки-трубы заключается в формировании деформируемых заходного конуса с углом наклона β его образующей относительно продольной плоскости этой заготовки и ее цилиндра диаметром D.
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>′</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo><</mo><msub><mi>D</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>′</mo></msup><mi>l</mi></msub><mo><</mo><msub><mi>D</mi><mi>l</mi></msub></mrow>
<mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mn>5</mn><msub><mi>d</mi><mi>o</mi></msub><mo><</mo><msub><msup><mi>D</mi><mo>′</mo></msup><mn>1</mn></msub><mo><</mo><mn>3</mn><msub><mi>d</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
o
o
1
На фиг. 2 представлена полученная обжатием заготовка-труба с параметрами
, lв<lв,
, а l>l. При этом на длине l поводковой части остается D. или его уменьшают под второе радиальное обжатие точением до диаметра бурта казенной части ствола, а на длине lкч обеспечивают диаметральные размеры
.
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>″</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><msub><msup><mi>d</mi><mo>′</mo></msup><mi>п</mi></msub><mo><</mo><msub><mi>D</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
<mrow><mi>l</mi><msup><mi>в</mi><mo>″</mo></msup><mo><</mo><mi>l</mi><msup><mi>в</mi><mo>′</mo></msup></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>‴</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo><</mo><msub><mi>D</mi><mi>o</mi></msub></mrow>
Затем эту заготовку подвергают термической и механической обработкам, в том числе и удалению окисных пленок от первой перед вторым радиальным обжатием; от торца заходной части выполняют вспомогательную поверхность цилиндр
(с углом наклона образующей α=0° и длиной
, которая далее переходит в заходный конус с углом наклона β и основанием
) деформируемой части промежуточной поковки. Здесь же штриховыми линиями показаны подпорный центр и окончательная поковка ствола калибра d до хромирования длиной lс после подрезки торцов ее (см. фиг. 3).
o
<mrow><msub><msup><mi>d</mi><mo>′</mo></msup><mi>o</mi></msub></mrow>
Вторым радиальным обжатием промежуточной поковки получают окончательную поковку ствола (см. фиг. 3), у которой подрезают торец поводковой части не более 0,5 мм для удаления отпечатков зубьев поводкового центра (такую же подрезку торца осуществляют и у промежуточной поковки), затем отрезают технологическую прибыль с заходной части, состоящую из ее наружной вспомогательной поверхности и переходной зоны с участками отверстий d и
, получая ствол длиной lс (см. фиг. 3).
Примеры изготовления ствола калибра 14,5 мм пулемета КПВТ.
o
o
Исходную заготовку - круглый прокат диаметром 56 мм разрезают на заготовки длиной не менее 750 мм. Затем торцы заготовки фрезеруют в размер l=742 мм, выполняют на их периферии фаски, в том числе и наружную технологическую с диаметром основания dп=33 мм и lп=6 мм с углом наклона α=45°, переходящую в образуемую вспомогательную поверхность с улом α=45°, имеющую на периферии диаметр D=56 мм и длину lв=11,5 мм.
o
После этого, с торца, где начинается эта фаска, заготовку сверлят на проход и затем развертывают полученное отверстие в диаметр d=17 мм, с концов которого потом выполняют под токарную обработку внутренние технологические фаски 2×45° со стороны технологической фаски и dз=28 мм и lз=5,5 мм с противоположной стороны, причем последняя будет использоваться дважды под поводковый центр РОМы (см. Патент RU №2429102) и упорный центр токарного станка.
o
l
Затем эту заготовку внутренними фасками базируют в центрах токарного станка и получают размеры: от D=44 мм имеющейся вспомогательной поверхности образуют заходный конус с углом наклона β=15°, переходящий своим основанием в проточенный цилиндр диаметром D=53 мм. В итоге сформировали заготовку-трубу под радиальное обжатие.
o
o
l
o
l
<mrow><msub><msup><mi>d</mi><mo>′</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><mn>16</mn><mo>,</mo><mn>5</mn></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>′</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><mn>39</mn></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>′</mo></msup><mi>l</mi></msub></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>l</mi><mo>′</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><mn>1100</mn></mrow>
Первым радиальным обжатием изменяют форму и размеры: d до
мм, D до
мм, D до
в пределах с 47,5 до 49,6 мм на длине lкч=210 мм, l до
мм, а в поводковой части остается необработанный участок длиной l>12 мм и D=53 мм, которому предшествует переходная зона ~40 мм от конусов заходной части бойков РОМы (см фиг. 2).
<mrow><mi>l</mi><msup><mi>п</mi><mo>′</mo></msup><mo><</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mn>5</mn></mrow>
<mrow><mi>d</mi><msup><mi>п</mi><mo>′</mo></msup><mo><</mo><mn>31</mn></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>‴</mo></msup><mi>o</mi></msub><mo>></mo><mn>39</mn></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>D</mi><mo>″</mo></msup><mi>l</mi></msub><mo>=</mo><mn>51</mn></mrow>
l
Затем осуществляют промежуточный отпуск образованной поковки для снятия напряжений и разупрочнения ее металла и следует механическая обработка ее: чистка внутренней и наружной поверхностей от окисных пленок и токарная обработка в центрах на имеющихся внутренних фасках под второе радиальное обжатие (см. фиг. 3) с изменением lп до
мм до
мм, вспомогательной поверхности с α=0°, переходящей во вновь выполненный заходный конус с углом β=15° и основанием
мм; в поводковой части дорабатывают D до
мм, диаметр казенной части ствола, с подрезкой торца на длине не более 0,5 мм для удаления отпечатков зубьев поводкового центра.
o
Вторым радиальным обжатием получают окончательную поковку с отверстием d=14,82 мм под хромирование, в заходной части наружный диаметр 32 мм, в казенной части свой диаметр, изменяющийся в пределах 45,5 до 48,4 мм на длине 210 мм, и общую длину поковки ~1385 мм; после этого подрезают торец поводковой части для удаления вновь образовавшихся отпечатков глубиной не более 0,5 мм зубьев поводкового центра и затем удаляют технологическую прибыль с противоположной части в виде заходной части длиной lп, вспомогательной поверхности I и прилегающей к ней зоны, в которой не сформировалась годная направляющая часть, получая длину ствола lс=1350 мм. Далее осуществляют окончательную обработку ствола с надеванием на казенную часть муфты и затем образованием патронника, получая готовый под хромирование канал ствола.
Предлагаемой заготовкой-трубой с деформируемой цилиндрической частью уменьшается количество снимаемого с исходной заготовки металла и объем механической обработки ее с повышением коэффициента использования ее металла до 90%, в том числе и из-за отсутствия малого цилиндра массой до 0,5 кг в поводковой части заготовки-трубы, имеющегося у образуемых поковок-прототипов.
o
Под первое радиальное обжатие применяется подпорный центр с максимальным диаметром рабочей поверхности Dпц<D=39 мм вследствие равенства углов технологической фаски и вспомогательной поверхности. Поэтому обеспечиваются максимальная площадь контакта сопрягаемых поверхностей его и заходной части заготовки трубы с повышением прочности этих элементов при первом обжатии этой заготовки и уменьшением действующих между этими поверхностями давлений, чем увеличивается стойкость этого центра.
Таким образом, предлагаемым способом изготовления ствола унифицируется конструкция заготовки-трубы, упрощается ее изготовление, уменьшаются ее масса и количество используемого инструмента и оснастки на образование ствола, а также его трудоемкость, повышается прочность заходной части этой заготовки под подпорный центр.