СПОСОБ ОБРАБОТКИ СОПРЯГАЕМЫХ И ТОРЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТВОЛЬНОЙ КОРОБКИ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ ПОД ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СОПРЯГАЕМЫМИ И ТОРЦЕВЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ ЗАТВОРА
METHOD OF PROCESSING RECEIVER INTERFACE AND END SURFACES OF SMALL ARMS FOR ENGAGEMENT WITH INTERFACE AND END SURFACES OF BOLT

Изобретение относится к области вооружения и направлено на повышение точности выстрела и надежности стрелкового оружия, в частности карабина или снайперской винтовки, за счет улучшения взаимодействия в сборе сопрягаемых поверхностей ствольной коробки и затвора при холодном выстреле (выстреле без предварительной пристрелки).
Из уровня техники известна технология изготовления ствольной коробки по патенту US 2011/0099868 А1, 05.05.2011, выбранная в качестве аналога и включающая операцию термообработки в ходе технологического процесса. Недостатки аналога заключаются в том, что этап термообработки упоминается в описании только в качестве наименования операции без указания режимов термообработки. Кроме того, в описании к указанному патенту нет последовательности технологических операций, непосредственно влияющих на параметры ствольной коробки при изготовлении и эксплуатации.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности выстрела за счет обеспечения 95% прилегания площадей сопрягаемых и контактируемых поверхностей ствольной коробки и затвора друг с другом в момент первого (холодного) выстрела, а также в повышении надежности стрелкового оружия.
Изобретение включает серию технологических операций, относящихся к термообработке, электроэрозионной обработке и механической обработке сопрягаемых поверхностей ствольной коробки и затвора, в частности сопряжение боевых упоров затвора и боевых выступов или упоров ствольной коробки, обеспечивающих 95% сопряжение площадей их торцевых и цилиндрических поверхностей друг с другом.
Последовательность технологических операций обработки ствольной коробки необходима для того, чтобы исключить появление зазоров между сопрягаемыми между собой поверхностями боевых упоров затвора и боевых выступов ствольной коробки, наличие которых приводит к возникновению «паразитных» не осевых нагрузок в момент выстрела и, следовательно, к «холодному отрыву» - отрыву следа пули от последующей группы попаданий, что сказывается на точности первого выстрела по холодному стволу без предварительной пристрелки стрелкового оружия.
Заявленный технический результат обеспечивается следующим.
Способ обработки сопрягаемых и торцевых поверхностей ствольной коробки стрелкового оружия под взаимодействие с сопрягаемыми и торцевыми поверхностями затвора характеризуется тем, что проводят механическую обработку заготовки ствольной коробки с подготовкой базы точением наружного диаметра заготовки и сверлением в заготовке сквозного осевого цилиндрического отверстия под электроэрозионную обработку. Затем осуществляют термообработку заготовки ствольной коробки при температуре 710-720°С в застойном аргоне, выдержку, закалку при температуре 1000°С и охлаждение. Далее осуществляют электроэрозионную обработку охватывающей поверхности заготовки с выполнением контура боевых выступов. Затем проводят отжиг заготовки ствольной коробки при температуре не ниже 760-780°С в инертной среде. Далее осуществляют механическую чистовую обработку наружного диаметра для обеспечения его соосности с внутренним диаметром ствольной коробки. Затем осуществляют торцевание контура со стороны боевых выступов для обеспечения перпендикулярности торца к продольной оси ствольной коробки. Далее осуществляют зенкерование и развертывание осевого отверстия для обеспечения скользящей посадки H9/h9 под сборку с охватываемой поверхностью затвора. Затем производят притирку сопрягаемых и торцевых поверхностей ствольной коробки с сопрягаемыми и торцевыми поверхностями затвора. В качестве материала заготовки ствольной коробки используется сталь мартенситно-стареющего класса 03X11Н10М2Т.
Структура металла, в частности однородность, является одним из основных показателей для увеличения прилегания сопрягаемых и контактируемых поверхностей ствольной коробки и затвора и достигается термообработкой ствольной коробки. Соосность, перпендикулярность и плотная посадка по диаметрам и торцам сопрягаемых поверхностей ствольной коробки и затвора достигается электроэрозионной, механической и ручной обработкой ствольной коробки.
Для термообработки применяется камерная печь. Для механической обработки сопрягаемых и контактируемых поверхностей ствольной коробки применяются токарно-фрезерные станки с ЧПУ. Для электроэрозионной обработки применяется электроэрозионный проволочно-вырезной станок. Операция притирки сопрягаемых и контактируемых поверхностей ствольной коробки осуществляется вручную имитацией работы механизма, т.е. возвратно-поступательным движением с вращением затвора в ствольной коробке.
Приемлемым способом для обеспечения плотного прилегания цилиндрических и торцевых поверхностей ствольной коробки и затвора является обработка на токарно-фрезерных станках с ЧПУ ствольной коробки и ручная окончательная притирка поверхностей ствольной коробки и затвора в сборе с применением притирочной пасты. Следует отметить, что внутренняя охватывающая поверхность контура боевых выступов ствольной коробки получается в результате электроэрозионной обработки на электроэрозионном проволочно-вырезном станке, обеспечивая требуемую точность и шероховатость поверхности.
Технологические операции по обеспечению плотной сопрягаемости поверхностей ствольной коробки и затвора, таких как боевые упоры затвора и боевые выступы ствольной коробки, осуществляют в следующей последовательности.
Операцию термообработки ствольной коробки осуществляют следующим образом. Заготовку ствольной коробки в виде прутка из стали мартенситно-стареющего класса термообрабатывают в камерной печи. Нагревают заготовку со скоростью 25-35°С в минуту. При достижении температуры 715±10°С осуществляют выдержку в течение 10-15 минут. После окончания выдержки продолжают нагрев заготовки ствольной коробки и при достижении температуры 1000±10°С осуществляют выдержку 10-15 минут. Нагрев заготовки производят в застойном аргоне при давлении аргона 0,1 атм. С окончанием выдержки осуществляют охлаждение заготовки, подавая аргон на проток. Давление составляет 0,1-0,2 атм. При температуре 710-715°С делают выдержку 15-20 минут. Аргон при этом должен быть застойным при давлении 0,1 атм. После окончания выдержки продолжают процесс охлаждения заготовки в аргоне на проток, не превышая при этом скорость охлаждения 30-35°С в минуту. При температуре 70-100°С заготовку извлекают из объема печи.
После этого заготовку ствольной коробки передают на токарную обработку под точение наружного диаметра по всей длине для подготовки базы под последующую механическую обработку, далее проводят сверление внутреннего сквозного осевого отверстия под последующую электроэрозионную обработку.
На следующей операции заготовка ствольной коробки подвергается электроэрозионной обработке сквозного цилиндрического отверстия с точностью 0,05 мм, с требованием по округлости 0,025 мм и шероховатостью внутренней поверхности Ra 0,8. Кроме того, на данной операции происходит формирование профиля боевых выступов или упоров ствольной коробки стрелкового оружия.
Далее производят дополнительную операцию термообработки - отжиг для снижения появившегося остаточного напряжения в поверхностном слое материала заготовки после электроэрозионной обработки сквозного цилиндрического отверстия и профиля боевых выступов. Отжиг заготовки ствольной коробки производят следующим образом. Заготовку ствольной коробки размещают в печи сопротивления в подвешенном (вертикальном) положении. Нагрев осуществляют в инертной среде - застойной аргон. Давление в объеме печи 0,1 атм. Скорость нагрева составляет 25°С в минуту. При достижении температуры не ниже 760-780°С осуществляют выдержку в течение 35-40 минут. После окончания выдержки деталь охлаждают со скоростью 25-30°С в минуту до температуры 70-80°С. Охлаждение осуществляют в протоке аргона. При температуре 75°С деталь вынимают из печи и отправляют на дальнейшую обработку в соответствии с технологическим процессом.
Далее обтачивают наружный диаметр заготовки ствольной коробки на токарно-фрезерных станках с ЧПУ с допуском -0,04, при этом добиваясь соосности наружного диаметра ствольной коробки по отношению к ее внутреннему диаметру в пределах 0,012 по всей длине заготовки.
Далее выполняют торцевание контура со стороны боевых выступов ствольной коробки, добиваясь его отклонения на не более 0,01 мм для обеспечения перпендикулярности торца к продольной оси ствольной коробки. Следует отметить, что торец боевых упоров затвора, выполненный под сопряжение с поверхностью торца боевых выступов ствольной коробки должен быть также выполнен с допуском не более 0,01 и шероховатостью охватываемой поверхности наружного диаметра не менее Ra 0,4, что обеспечивает максимальное сопряжение торцевых поверхностей боевых выступов ствольной коробки и торцевых поверхностей боевых упоров затвора.
Затем осуществляют окончательную механическую обработку по внутреннему диаметру ствольной коробки посредством зенкерования и развертывания охватывающей поверхности ствольной коробки, предназначенной для обеспечения скользящей посадки H9/h9 под сборку с охватываемой поверхность затвора.
Операцию сборки ствольной коробки и затвора осуществляют в конце технологического процесса с нанесением притирочной пасты под притирку до получения плотного контакта на цилиндрических поверхностях и торцах боевых упоров ствольной коробки с боевыми выступами затвора.
Последующий контроль позволяет фиксировать выполнение требований к изготовлению охватывающей поверхности ствольной коробки, а протирка в бензине и обдувка воздухом высокого давления позволяют удалить с поверхности деталей притирочную пасту и присутствующие в ней абразивные микрочастицы, появившиеся в процессе притирки трущихся поверхностей.
Ниже приведен пример осуществления предложенного способа.
Заготовка ствольной коробки в виде прутка изготовлена из стали мартенситно-стареющего класса 03Х11Н10М2Т (ТУ 14-1-1540-75). Для создания однородной структуры в материале ствольной коробки ее подвергали термообработке. Термообработка осуществлялась следующим образом. Заготовку ствольной коробки в виде прутка из стали мартенситно-стареющего класса термообрабатывают в камерной печи. Нагревают заготовку со скоростью 25-35°С в минуту. При достижении температуры 715±10°С осуществляют выдержку в течение 10-15 минут. После окончания выдержки продолжают нагрев заготовки и при достижении температуры 1000±10°С осуществляют выдержку 10-15 минут. Нагрев производят в застойной зоне аргона при давлении аргона 0,1 атм. С окончанием выдержки осуществляют охлаждение заготовки, подавая аргон на проток. Давление составляет 0,1-0,2 атм. При температуре 710-715°С делают выдержку 15-20 минут. Аргон при этом должен быть застойным при давлении 0,1 атм. После окончания выдержки продолжают процесс охлаждения заготовки в аргоне на проток, не превышая при этом скорость охлаждения 30-35°С в минуту. При температуре 70-100°С заготовку извлекают из объема печи. После термообработки производили обработку заготовки ствольной коробки на токарном станке с ЧПУ марки Doosan Lynx 220, создавая наружную базовую поверхность для последующей обработки ствольной коробки, а также внутреннее цилиндрическое сквозное отверстие под электроэрозионную обработку. Далее проводили электроэрозионную обработку охватывающей затвор поверхности с образованием контура боевых выступов ствольной коробки. Далее проводили дополнительную термообработку (отжиг) для снятия напряжений после электроэрозионной обработки. Отжиг заготовки ствольной коробки производят следующим образом. Заготовку ствольной коробки размещают в печи сопротивления в подвешенном (вертикальном) положении. Нагрев осуществляют в инертной среде - застойной аргон. Давление в объеме печи 0,1 атм. Скорость нагрева составляет 25°С в минуту. При достижении температуры не ниже 760-780°С осуществляют выдержку в течение 35-40 минут. После окончания выдержки деталь охлаждают со скоростью 25-30°С в минуту до температуры 70-80°С. Охлаждение осуществляют в протоке аргона. При температуре 75°С деталь вынимают из печи и отправляют на дальнейшую обработку в соответствии с технологическим процессом. На следующем этапе способа проводили токарно-фрезерные операции на станках с ЧПУ с образованием поверхностей: наружный диаметр выполняли под допуск -0,04 мм для обеспечения соосности наружного и внутреннего диаметров ствольной коробки, по двум плоскостям, а торец боевых выступов ствольной коробки получили с точностью 0,01 мм.