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, 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 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.
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 их, распределенное 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, разжимной шток, несущие колодки с абразивными брусками, установленные в корпусе с возможностью осевого и радиального перемещения, и возвратные пружины, при этом внутренняя цилиндрическая полость корпуса заполнена гидропластмассой, контактирующей с основаниями несущих колодок абразивных брусков, а разжимной шток выполнен с плунжером, установленным с возможностью воздействия на гидропластмассу, при этом упомянутые несущие колодки выполнены с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу  хонинговальной головки и установлены с возможностью перемещения по ответным направляющим поверхностям корпуса  с обеспечением  одновременного радиального и осевого перемещений несущих колодок.
P
R
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении разжимного штока S с присоединенным нему плунжером, при движении в цилиндрическом отверстии корпуса, осуществляется давление на гидропластмассу. Это давление гидропластмасса передает на основания несущих колодок и перемещает их, а вместе с ними и абразивные бруски   в   радиальном  направлении  (S).  Причем, за  счет  наклона торцевых
O
O
поверхностей несущих колодок, выполненных под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, одновременно с радиальным перемещением происходит и осевое перемещение (направление S) колодок и брусков. Одновременное радиальное и осевое перемещение колодок S позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Гидропластмасса, заполняющая внутреннюю полость корпуса, обеспечивает равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение несущих колодок и брусков, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Цилиндрическая поверхность внутренней полости корпуса, заполненной гидропластмассой обеспечивает возможность установки максимального количества колодок брусков, обеспечивающее повышение производительности.
Сущность конструкции хонинговальной головкой поясняется фигурами.
На фиг. 1 показан продольный разрез хонинговальной головки.
На фиг. 2 показан поперечный разрез хонинговальной головки.
R
O
Предлагаемая конструкция хонинговальной головки содержит корпус 1, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков 2 выполненный в виде гидропластмассы 3, расположенной во внутренней полости корпуса 1 и контактирующей с основаниями 4 несущих колодок 5, установленных в радиальных прорезях 6 корпуса 1 с возможностью радиального (S) и осевого (S) перемещения торцевыми поверхностям 7, выполненными под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки по ответным поверхностям 8 (направляющим поверхностям) корпуса 1. Разжимной шток 9, установленный в корпусе 1, снабжен плунжером 10, контактирующим с гидропластмассой 3. Несущие колодки 5 с установленными на них абразивными брусками 2 зафиксированы возвратными пружинами 11.
Устройство работает следующим образом.
R
O
R
O
После ввода хонинговальной головки в обрабатываемое отверстие включается вращение и ее возвратно-поступательное движение, после чего вступает в действе механизм радиального и осевого перемещения, осуществляющий радиальное S и осевое S перемещение несущих колодок 5 с абразивными брусками 2. После каждого двойного хода хонинговальной головки разжимной шток 9 с присоединенным плунжером 10 воздействует на гидропластмассу 3, которая давит на колодки 5 с абразивными брусками 2 и они перемещаются в радиальном S и осевом S направлениях на определенную величину.
Возвратные пружины 11 предназначены для возвращения несущих колодок 5 в исходное положение после подъема разжимного штока 9.
P
R
Из условия незжимаемости гидропластмассы можно определить осевое перемещение S разжимного штока 9 с плунжером 10 для достижения радиальной подачи S по формуле:
где n - количество колодок 5 с абразивными брусками 2;
- длина колодок 5 с абразивными брусками 2;
b - ширина колодок 5 с абразивными брусками 2;
P
d - диаметр плунжера 10;
Рассчитаем предельные значения угла наклона α торцевых боковых торцевых поверхностей 7 колодки 5 с абразивными брусками 2. Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения торцевых поверхностей 7 по формуле
max
tgα≤tgϕ;
где  - коэффициент трения стали по стали;
тогда
max
α≤6°;
max
Таким образом, угол наклона α торцевых поверхностей 7 колодки 5 равен 6°.
min
O
R
R
Наименьшее предельное значение угла наклона α торцевых поверхностей 7 колодки 5 определяем 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
Таким образом, угол наклона α торцевых боковых направляющих поверхностей 7 колодки 5 равен 2°.
Гидропластмасса применяется двух составов:
1) СМ: 20% полихлорвинила, 78% дибутилфталата, 2% стеарата кальция; t плавления 135°С, объемная усадка 12% при охлаждении до 10°С.
2) 10% полихлорвинила, 88% дибутилфталата, 2% стеарата кальция. Более текуч, имеет t плавления 120°С и усадку 10%.
O
В результате осевого перемещения колодок 5 S хонинговальная головка позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Гидропластмасса 3, заполняющая внутреннюю полость корпуса 1, обеспечивает равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение колодок брусков, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Кроме того цилиндрическая поверхность внутренней полости корпуса 1, заполненного гидропластмассой 3 обеспечивает возможность установки максимального количества колодок 5 с абразивными брусками 2, что обеспечивает повышение производительности.
Таким образом, хонинговальная головка, содержащая корпус, несущие колодки с торцевыми поверхностями, выполненными под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, абразивные бруски, закрепленные на колодках, разжимной шток, снабженный плунжером и установленный с возможностью взаимодействия с колодками брусков, обеспечивает увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.