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, 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 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 поджатая 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.
Наиболее близким техническим решением является 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 и возвратные пружины, причем механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков выполнен в виде гидропластмассы, заполняющей внутреннюю полость корпуса, разжимной шток снабжен плунжером, а торцевые поверхности несущих колодок выполнены под углом 2-6 градусов к радиусу головки (Патент RU 169719, МПК В24В 33/08, 2016).
Устройство отличается ограниченными возможностями для обеспечения высокой точности формы и производительности при финишной обработке отверстий вследствие ограниченности площади контакта колодок с абразивными брусками с обрабатываемой поверхностью и не возможности полного контакта абразивных брусков для повышения производительности.
Задача - разработка конструкции хонинговальной головки с простым механизмом поджатая 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, с цилиндрической полостью, заполненной гидропластмассой, контактирующей с основаниями несущих колодок с абразивными брусками, выполненных с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установленных с возможностью перемещения по ответным направляющим поверхностям корпуса с обеспечением осевого перемещения несущих колодок одновременно с радиальным, разжимной шток с плунжером, установленный с возможностью воздействия на гидропластмассу и возвратные пружины, при этом несущие колодки с абразивными брусками выполнены в виде секторов, с боковыми поверхностями, контактирующими по принципу «выступ-впадина», и образуют сборный раздвижной цилиндр.
P
R
O
R
O
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении разжимного штока S с плунжером, при движении в цилиндрическом отверстии корпуса, осуществляется давление на гидропластмассу. Это давление гидропластмасса через радиальные отверстия корпуса передает на внутреннюю поверхность раздвижного цилиндра, состоящего из секторов несущих колодок с абразивными брусками и перемещает их, в радиальном направлении (S) - раздвижной цилиндр увеличивается в диаметре. Соединение секторов несущих колодок с абразивными брусками по боковым поверхностям по принципу «выступ-впадина» препятствует выходу гидропластмассы через образованный зазор между секторами несущих колодок и обеспечивает соосность и точность формы обрабатываемого отверстия. Причем, за счет наклона образующей торцевых конических поверхностей секторов несущих колодок, под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, одновременно с радиальным перемещением происходит и осевое перемещение (S) секторов несущих колодок с абразивными брусками и осевое перемещение подвижного цилиндра. Одновременное радиальное (S) и осевое перемещение несущих колодок с абразивными брусками (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 секторов несущих колодок с абразивными брусками и цилиндрическую форму подвижного цилиндра, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Цилиндрическая поверхность несущих колодок с абразивными брусками, выполненных в виде секторов и образующих подвижный цилиндр, обеспечивает максимальную площадь контакта абразивных брусков с обрабатываемым отверстием, что обеспечивает повышение производительности.
Сущность конструкции хонинговальной головкой поясняется фигурами.
На фиг. 1 показан продольный разрез хонинговальной головки.
На фиг. 2 показан поперечный разрез хонинговальной головки.
1
2
p
o
o
R
Предлагаемая конструкция хонинговальной головки содержит корпус 1, несущие колодки 2 с абразивными брусками 3, разжимной шток 4 с плунжером, с большим диаметром 5 (d) и меньшим диаметром 6 (d), установленный с возможностью осевого движения S в цилиндрическом отверстии 7 корпуса 1, и с возможностью воздействия (давления) на гидропластмассу 8, которая через радиальные отверстия 9 передает давление на внутреннюю поверхность 10 (d) раздвижного цилиндра, состоящего из секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3, имеющего возможность изменять (увеличивать) диаметр (d) и обеспечивать радиальное перемещение (S), а возвратные пружины 11 возвращают раздвижной цилиндр в исходное положение после обработки.
O
Раздвижной цилиндр образуется при контактировании боковых поверхностей секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3, по принципу «выступ-впадина» 12. Торцевые конические поверхности 13 несущих колодок 2 с абразивными брусками 3, выполнены под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установлены с возможностью перемещения по ответным направляющим поверхностям 14 корпуса 1 с обеспечением осевого перемещения несущих колодок 2 одновременно с радиальным, то есть обеспечивают осевое перемещение раздвижного цилиндра (S).
R
O
P
1
R
o
R
O
O
Устройство работает следующим образом. 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 2 с абразивными брусками 3. После каждого двойного хода хонинговальной головки разжимной шток 4 осуществляет осевое перемещение S и разжимной шток с плунжером большим диаметром 5 (d), движется внутри корпуса 1, и давит на гидропластмассу 8. Это давление гидропластмасса 8 через радиальные отверстия 9 корпуса 1 передает на внутреннюю поверхность 10 подвижного цилиндра, состоящего из секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 и перемещает их, в радиальном направлении (S) и раздвижной цилиндр увеличивается в диаметре (d). Соединение секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 по боковым поверхностям, с помощью выступа и впадины 12 препятствует выходу гидропластмассы 8 через образованный зазор между секторами несущих колодок 2 и обеспечивает соосность и точность формы обрабатываемого отверстия. Причем, за счет наклона образующей торцевых конических поверхностей 13 секторов несущих колодок 2, под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, одновременно с радиальным перемещением (S) происходит и осевое перемещение (S) секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 (осевое перемещение (S) подвижного цилиндра).
R
O
Одновременное радиальное (S) и осевое перемещение несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 (S) позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Гидропластмасса 8, заполняющая внутреннюю полость корпуса, обеспечивает равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 и цилиндрическую форму подвижного цилиндра, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Цилиндрическая поверхность несущих колодок 2 с абразивными брусками 3, выполненных в виде секторов и образующих раздвижный цилиндр, обеспечивает максимальную площадь контакта абразивных брусков с обрабатываемым отверстием, что обеспечивает повышение производительности.
Возвратные пружины 11 предназначены для возвращения несущих колодок 2 в исходное положение после подъема разжимного штока 4.
P
R
Из условия не сжимаемости гидропластмассы можно определить осевое перемещение S разжимного штока 4 с плунжером 5 для достижения радиального перемещения S по формуле:
o
где d - диаметр внутренней поверхности 10 раздвижного цилиндра, состоящего из секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3;
- длина секторов несущих колодок 2;
1
d - больший диаметр 5;
2
d - меньший диаметр 6;
Рассчитаем предельные значения угла наклона α образующей торцевой конической поверхности 13 к радиусу головки. Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения торцевой конической поверхности 13 по формуле
max
tgα≤tgϕ,
где tgϕ = ƒ=0,l - коэффициент трения стали по стали;
тогда
max
α≤6°;
mах
Таким образом, угол наклона α образующей торцевой конической поверхности 13 к радиусу головки равен 6°.
min
O
R
R
Наименьшее предельное значение угла наклона α образующей торцевой конической поверхности 13 к радиусу головки определяем из условия осевого перемещения (S) подвижного цилиндра равного размеру абразивного зерна при перемещении S равной глубине резания S=t по формуле:
зeрна
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 образующей торцевой конической поверхности 13 к радиусу головки равен 2°.
Наименьшая ширина b выступа и впадины 12 соединения секторов несущих колодок 2 с абразивными брусками 3 по боковым поверхностям, для препятствия выхода гидропластмассы 8 через образованный зазор между секторами несущих колодок 2
Где n - количество секторов несущих колодок 2;
R
S - радиальное перемещение секторов несущих колодок 2.
Гидропластмасса применяется двух составов:
1) 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%.
Таким образом, хонинговальная головка, содержащая корпус, с цилиндрической полостью, заполненной гидропластмассой, контактирующей с основаниями несущих колодок с абразивными брусками, выполненных в виде секторов, с боковыми поверхностями, контактирующими по принципу «выступ-впадина», и образующими сборный раздвижной цилиндр, с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, и установленных с возможностью перемещения по ответным направляющим поверхностям корпуса с обеспечением осевого перемещения несущих колодок одновременно с радиальным, разжимной шток с плунжером, установленный с возможностью воздействия на гидропластмассу и возвратные пружины, обеспечивает увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.