Хонинговальная головка

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к хонинговальным головкам для окончательной 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 поджатая 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, 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, причем корпус выполнен в виде набора обойм, установленных с возможностью осевого перемещения по наружной цилиндрической поверхности. Осевое перемещение брусков выполняется до обработки и необходимо для удобства регулирования пол гния 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 поджатия, не обеспечивающий 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 при финишной обработке отверстий вследствие сложного многозвенного механизма поджатия колодок с брусками к обрабатываемой поверхности и не исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину.
Наиболее близким техническим решением является 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.
Задача - разработка конструкции хонинговальной головки с простым механизмом поджатия колодок с абразивными брусками, обеспечивающего радиальное и осевое перемещение, равномерное приложение усилия к колодкам, при соосном расположении, с возможностью максимального увеличения их количества.
Техническим результатом является увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.
Технический результат достигается хонинговальной головкой, содержащей корпус, несущие колодки с абразивными брусками, разжимной шток, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков и возвратные пружины, при этом механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков выполнен в виде минимально достаточно двух эксцентриков для каждого абразивного бруска с эксцентриситетом от 0,9 до 1,6 мм с возможностью свободного вращения установленных в цилиндрических отверстиях, образующихся при совмещении полуцилиндрических выемок, выполненных на контактирующих поверхностях корпуса и несущих колодок, и конических выступов, расположенных на разжимном штоке в соответствии с расположением эксцентриков, причем основной полуцилиндр каждого эксцентрика установлен с возможностью взаимодействия уступа основного полуцилиндра с большим основанием конического выступа разжимного штока.
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении вниз разжимного штока, его конические выступы своим большим основанием взаимодействуют с горизонтальной плоскостью уступа основного полуцилиндра эксцентрика. В результате оказываемого давления, основной полуцилиндр эксцентрика проворачивается вокруг собственной оси в соответствующих цилиндрических отверстиях, образующихся при совмещении полуцилиндрических выемок, выполненных на контактирующих поверхностях корпуса и несущих колодок. При этом проворачивается эксцентричный полуцилиндр эксцентрика вокруг оси основного полуцилиндра. За счет этого движения эксцентричный полуцилиндр эксцентрика перемещает несущие колодки одновременно в радиальном и осевом направлениях. Перемещение в радиальном направлении обеспечивает радиальную подачу обработки отверстия. Осевое перемещение колодок позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Эксцентричные полуцилиндры минимально достаточно двух эксцентриков для каждого абразивного бруска в соответствующих цилиндрических отверстиях несущих колодок, обеспечивают равномерное приложение радиальной нагрузки, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Радиальное расположение эксцентриков, в соответствующих цилиндрических отверстиях, обеспечивает установку максимального количества несущих колодок с абразивными брусками, что способствует повышению производительности обработки отверстия.
Сущность конструкции хонинговальной головки поясняется фигурами.
На фиг. 1 показан продольный разрез хонинговальной головки.
На фиг. 2 показан поперечный разрез А-А хонинговальной головки.
R
O
Предлагаемая конструкция хонинговальной головки содержит корпус 1, в радиальных прорезях 2, которого установлены несущие колодки 3 с абразивными брусками 4 с возможностью их свободного радиального (S) и осевого перемещения (S), разжимной шток 5 и возвратные пружины 6. Механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков 4 выполнен в виде не менее двух эксцентриков 7 для каждого абразивного бруска 4 с эксцентриситетом от 0,9 до 1,6 мм, свободно вращающихся в соответствующих цилиндрических отверстиях, образующихся при совмещении полуцилиндрических выемок 8 и 9, выполненных на контактирующих поверхностях корпуса 1 и несущих колодок 3 (соответственно). Основные полуцилиндры 10 эксцентрика 7, установлены с возможностью взаимодействия горизонтальной плоскостью 11 прямоугольного уступа 12 основного полуцилиндра 10 с большими основаниями 13 конических выступов 14, расположенных на разжимном штоке 5, в соответствии с расположением эксцентриков.
Возвратные пружины 6 предназначены для возвращения несущих колодок 3 в исходное положение после подъема разжимного штока 5 (после прекращения воздействия разжимного штока 5 на эксцентрик 7).
R
O
P
1
1
2
R
O
R
O
Устройство работает следующим образом. После ввода хонинговальной головки в обрабатываемое отверстие включается ее вращение и возвратно-поступательное движение, после чего вступает в действие механизм радиального и осевого перемещения, осуществляющий радиальное (S) и осевое перемещение (S) несущих колодок 3 с абразивными брусками 4. После каждого двойного хода хонинговальной головки разжимной шток 5 перемещается вниз на определенную величину S, и его конические выступы 14 большими основаниями 13, давят на горизонтальную плоскость 11 прямоугольного уступа 12 основного полуцилиндра 10 эксцентрика 7. В результате основной полуцилиндр 10 эксцентрика 7 проворачивается вокруг собственной оси O в соответствующей полуцилиндрической выемке 8 корпуса 1. При этом проворачивается эксцентричный полуцилиндр 15 эксцентрика 7 вокруг оси основного полуцилиндра O и в соответствующей полуцилиндрической выемке 9 несущих колодок 3 вокруг оси O. За счет этого движения эксцентричный полуцилиндр 15 эксцентрика 7 перемещает несущие колодки 3 одновременно в радиальном (S) и осевом направлениях (S). Перемещение в радиальном направлении (S) обеспечивает радиальную подачу обработки отверстия. Осевое перемещение (S) колодок 3 позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Эксцентричные полуцилиндры 15 двух эксцентриков 7 в соответствующих полуцилиндрических выемках 9 несущих колодок 3, обеспечивают равномерное приложение радиальной нагрузки, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Радиальное расположение эксцентриков 7, в соответствующих полуцилиндрических выемках 8 корпуса 1, и в соответствующих полуцилиндрических выемках 9 несущих колодок 3, обеспечивает установку максимального количества несущих колодок 3 с абразивными брусками 4, что способствует повышению производительности обработки отверстия.
P
R
Можно определить осевое перемещение S разжимного штока 5 для достижения радиальной подачи S по формуле:
R
где S - радиальная подача несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;
а
- плечо прямоугольного уступа 12 основного полуцилиндра 10 эксцентрика 7;
е - эксцентриситет эксцентрика 7;
P
O
Можно определить осевое перемещение S разжимного штока 5 для достижения осевого перемещения S по формуле:
O
где S - осевое перемещение несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;
а
- плечо прямоугольного уступа 12 основного полуцилиндра 10 эксцентрика 7;
max
е - эксцентриситет эксцентрика 7; Можно рассчитать предельные значения величины эксцентриситет е эксцентрика. Максимальное значение эксцентриситета e эксцентрика 7 определяем из условия самоторможения эксцентрика и максимальной радиальной подачи несущих колодок 3 с абразивными брусками 4 по формулам
где R=11,25 - радиус эксцентрика 7;
где  - максимальная радиальная подача несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;
max
α=8°30' - максимальный угол поворота эксцентрика 7 из условия самоторможения;
min
Минимальное значение величины эксцентриситета e эксцентрика 7 определяем из условия самоторможения эксцентрика и минимального осевого перемещение колодок 3 равному минимальному диаметру абразивного зерна по формуле
где  - минимальное осевое перемещение колодок 3 равное минимальному диаметру абразивного зерна;
max
α=8°30' - максимальный угол поворота эксцентрика 7 из условия самоторможения;
опт
Таким образом, оптимальное значение эксцентриситета е эксцентрика 7 должно находиться в пределах
O
Осевое перемещение S колодок 3 позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Эксцентричные полуцилиндры 15 двух эксцентриков 7 с эксцентриситетом от 0,9 до 1,6 мм, в соответствующих полуцилиндрических выемках 9 несущих колодок 3, обеспечивают равномерное приложение радиальной нагрузки, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Радиальное расположение эксцентриков 7, в соответствующих полуцилиндрических выемках 8 корпуса 1, и в соответствующих полуцилиндрических выемках 9 несущих колодок 3, обеспечивает установку максимального количества несущих колодок 3 с абразивными брусками 4, что способствует повышению производительности обработки отверстия.
Таким образом, использование предложенной хонинговальной головки, содержащей корпус, несущие колодки с абразивными брусками, разжимной шток с коническими выступами и механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков в виде минимально достаточно двух эксцентриков для каждого абразивного бруска с эксцентриситетом от 0,9 до 1,6 мм с возможностью свободного вращения установленных в цилиндрических отверстиях, образующихся при совмещении полуцилиндрических выемок, выполненных на контактирующих поверхностях корпуса и несущих колодок, с возможностью взаимодействия уступа основного полуцилиндра с большим основанием конического выступа разжимного штока, обеспечивает увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.