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 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 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 поджатия 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 поджатия 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, разжимной шток и установленные на разжимном штоке разжимные элементы, выполненные в виде рычагов с цилиндрическими кулачками на их концах, попарно размещенных в углублениях разжимного штока и оснований каждой несущей колодки (Патент RU 178870, 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 разжимными элементами, выполненными в виде рычагов с цилиндрическими кулачками на их концах из-за колебания допуска точности их размеров. Кроме того, нет 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.
Задача - разработка конструкции хонинговальной головки с простым механизмом поджатия колодок с абразивными брусками, обеспечивающего радиальное и осевое перемещение их, 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, несущие колодки с абразивными брусками, установленные в отверстиях корпуса, разжимной шток и разжимные элементы, размещенные в углублениях разжимного штока и оснований каждой несущей колодки, при этом несущие колодки с абразивными брусками выполнены в виде кулачков, установленных на продольных осях вращения, параллельных оси хонинговальной головки, углубления разжимного штока выполнены в виде винтовой канавки, а разжимные элементы выполнены в виде пальцев, жестко закрепленных в несущих колодках.
P
К
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении разжимного штока (S) (при движении в цилиндрическом отверстии корпуса) осуществляется тангенциальное воздействие винтовой канавки (с углом подъема α) на палец, закрепленный на основаниях каждой несущей колодки. При этом несущие колодки с абразивными брусками выполнены в виде кулачков, которые получают под действием пальцев вращательное движение вокруг продольных осей вращения (О), параллельных оси хонинговальной головки.
R
R
T
К
При вращении несущих колодок с абразивными брусками поверхности переменной кривизны несущих колодок с абразивными брусками вращаются из начального положения радиусом R в конечное положение радиусом R + S, т.е. получают радиальную подачу S и, кроме этого, тангенсальную подачу S, перпендикулярную продольной оси О, что исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину, т.е. снижает шероховатость обрабатываемой поверхности отверстия.
К
Точность положения несущих колодок с абразивными брусками и их жесткость обеспечивается осью (О) выполненной в виде центров в центровых отверстиях, что повышает точность формы обрабатываемого отверстия.
Поверхность переменной кривизны, имеющая в исходном положении цилиндрическую поверхность, на которой закреплен абразивный брусок соответствующей рабочей поверхностью параллельной поверхности переменной кривизны, 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, несущие колодки 2 с абразивными брусками 3, установленные в отверстиях 4 корпуса 1, разжимной шток 5 и разжимные элементы 6, выполненные в виде пальцев.
К
К
К
Несущие колодки 2 с абразивными брусками 3 выполнены в виде кулачков, имеющих продольную ось вращения (О) параллельную оси (О) хонинговальной головки, с поверхностью переменной кривизны 7 (в исходном положении - цилиндрическая поверхность относительно оси хонинговальной головки, а относительно осей вращения несущих колодок с абразивными брусками имеется переменность радиуса кривизны поверхности), на которой закреплен абразивный брусок 3 с соответствующей рабочей поверхностью 8, параллельной поверхности переменной кривизны 7. Оси вращения (О), выполнены в виде неподвижных центров 9 в центровых отверстиях 10 и подвижных центров 11, перемещаемых с помощью резьбы и закрепленных с помощью контргаек 12. Точность положения несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 и их жесткость обеспечивается осями (О), что повышает точность формы обрабатываемого отверстия.
На разжимном штоке 5 выполнены углубления в виде винтовых канавок 13, в которых размещены пальцы 6, жестко закрепленные на основаниях 14 каждой несущей колодки 2.
R
T
P
К
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 2 с абразивными брусками 3. После каждого двойного хода хонинговальной головки, при осевом перемещении разжимного штока 5 S вниз, винтовые канавки 13 воздействуют на пальцы 6, которые в свою очередь воздействуют на выполненные в виде кулачков несущие колодки 2, которые начинают вращаться вокруг осей О.
R
R
T
К
При вращении колодок 2 с абразивными брусками 3 вокруг осей О к, поверхности переменной кривизны 7 несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 вращаются из начального положения радиусом R в конечное положение радиусом R + S, т.е. получают радиальную подачу S и кроме этого - тангенсальную подачу S, перпендикулярную оси О, что исключает возможности попадания режущего зерна в предварительно прорезанную им же риску-царапину, т.е. снижает шероховатость обрабатываемой поверхности отверстия.
Поверхности переменной кривизны 7 и 8 обеспечивают максимальное увеличение площади контакта абразивных брусков 3 с обрабатываемой поверхностью, что повышает производительность обработки.
К
R
Возврат несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 в исходное положение после обработки осуществляется при осевом перемещении разжимного штока 4 Sp вверх и вращении колодок 2 с абразивными брусками 3 вокруг осей О, поверхности переменной кривизны 7 несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 в обратном направлении из конечного положения радиусом R + S, в начальное положение радиусом R.
P
R
Можно определить осевое перемещение S разжимного штока 4 для достижения радиального перемещения S по формуле:
,
где В - ширина абразивного бруска 3;
R
R
S - радиальное перемещение (S) несущих колодок 2 с брусками 3;
α - угол наклона винтовые канавки 13. Таким образом, хонинговальная головка, содержащая корпус, выполненные в виде кулачков несущие колодки с абразивными брусками, установленные в отверстиях корпуса на продольных осях вращения, параллельных оси хонинговальной головки, разжимной шток с углублениями в виде винтовой канавки и разжимные элементы, выполненные в виде пальцев размещенных в углублениях разжимного штока и жестко закрепленных в основаниях каждой несущей колодки, повышает точность формы обрабатываемого отверстия, снижает шероховатость поверхности обрабатываемой отверстия и повышает производительность обработки.