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 невозможности 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 сосредоточенном 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 невозможности 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, несущие колодки с абразивными брусками, установленные в прорезях корпуса, составной разжимной шток, установленный с возможностью взаимодействия с колодками брусков и возвратные пружины для возврата колодок в исходное положение, при этом рабочая часть составного разжимного штока выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, высота которого соответствует высоте несущих колодок, имеющих наклонные относительно оси корпуса внутренние поверхности, при этом несущие колодки выполнены с торцевыми наклонными относительно радиуса корпуса поверхностями, контактирующими с направляющими поверхностями прорезей корпуса, причем угол уклона упомянутого усеченного конуса соответствует углу уклона внутренних наклонных поверхностей несущих колодок и равен углу наклона торцевых поверхностей несущих колодок, соответствующему углу наклона направляющих поверхностей прорезей корпуса.
Хонинговальная головка характеризуется тем, что упомянутые углы уклона усеченного конуса и внутренних наклонных поверхностей несущих колодок равны 2-6 градусов.
Хонинговальная головка характеризуется тем, что упомянутые углы наклона торцевых поверхностей несущих колодок и направляющих поверхностей прорезей корпуса равны 2-6 градусов.
R
R
O
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении составного штока (направляющими частями) в осевых отверстиях корпуса, его рабочая часть осуществляет давление на внутренние наклонные поверхности несущих колодок и перемещает их (разжимает), а вместе с ними и абразивные бруски в радиальном направлении (S). Причем, за счет наклона торцевых поверхностей несущих колодок, они движутся по соответствующим им направляющим поверхностям прорезей корпуса, одновременно с радиальным перемещением (S) происходит и осевое перемещение (S) несущих колодок и брусков. Одновременное радиальное и осевое перемещение колодок позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности.
За счет соосности всех составных частей штока (направляющие части в виде цилиндров большего и меньшего диаметров и рабочая часть в виде перевернутого усеченного конуса) и соосного расположения несущих колодок и брусков обеспечивается равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает и гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности.
Форма рабочей части разжимного штока также обеспечивает возможность установки максимального количества несущих колодок с брусками, что обеспечивает повышение производительности.
Сущность конструкции хонинговальной головки 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, составной разжимной шток 4, установленный с возможностью взаимодействия с колодками 2 брусков 3 и возвратные пружины 5. Составной разжимной шток 4 состоит из трех соосных частей: двух направляющих частей 6 и 7, выполнен в виде цилиндра меньшего диаметра 6 и цилиндра большего диаметра 7 и расположенной между ними рабочей части 8, выполненной в виде перевернутого усеченного конуса. Направляющие части 6 и 7 разжимного штока 4 установлены с возможностью продольного перемещения в соответствующих осевых отверстиях 9 и 10 корпуса 1, а рабочая часть 8 разжимного штока 4 своей конусной поверхностью контактирует с внутренними наклонными продольными поверхностями 11 несущих колодок 2. Торцевые поверхности 12 несущих колодок 2 контактируют с направляющей поверхностью 13 прорезей корпуса 1. Высота рабочей части (перевернутого усеченного конуса) 8 разжимного штока 4 соответствует высоте несущих колодок 2. Угол уклона рабочей части (перевернутого усеченного конуса) 8 разжимного штока 4 соответствует углу уклона внутренних наклонных поверхностей 11 несущих колодок 2 и равен углу наклона торцевых поверхностей 12 несущих колодок 2, который, в свою очередь, соответствует углу наклона направляющих поверхностей 13 прорезей корпуса 1.
Угол уклона рабочей части 8 разжимного штока 4 и угол уклона внутренних наклонных поверхностей 11 несущих колодок 2 относительно оси корпуса 1 равен 2-6 градусов.
Угол наклона торцевых поверхностей 12 несущих колодок 2 и, соответственно, угол наклона направляющих поверхностей 13 прорезей корпуса 1 относительно радиуса корпуса 1 равен 2-6 градусов.
На направляющей поверхности 13 корпуса 1 выполнена круговая выборка 14, обеспечивающая возможность перемещения разжимного штока 4.
Устройство работает следующим образом.
R
O
После ввода хонинговальной головки в обрабатываемое отверстие включается вращение и ее возвратно-поступательное движение, в результате чего составной разжимной шток 4 осуществляет радиальное S и осевое Sперемещение несущих колодок 2 с абразивными брусками 3.
P
R
После каждого двойного хода хонинговальной головки включается осевое перемещение S разжимного штока 4 двумя направляющими частями 6 и 7 вдоль направляющих осевых отверстий 9 и 10 корпуса 1, а рабочая часть 8 разжимного штока 4 осуществляет давление на внутренние наклонные продольные поверхности 11 несущих колодок 2 и перемещает их, а вместе с ними и абразивные бруски 3 в радиальном направлении (S).
R
O
За счет наклона торцевых поверхностей 12 несущие колодки 2 движутся по направляющей поверхности 13 прорезей корпуса 1, в результате чего одновременно с радиальным перемещением (S) происходит и осевое перемещение (S) несущих колодок 2 и брусков 3.
Возвратные пружины 5 предназначены для возвращения несущих колодок 2 в исходное положение после подъема разжимного штока 4.
P
R
Из условия контакта рабочей части 8 составного разжимного штока 4 с внутренними наклонными продольными поверхностями 11 несущих колодок 2 можно определить осевое перемещение S разжимного штока 4 для достижения радиальной подачи S по формуле:
Рассчитаем предельные значения угла уклона α рабочей части 8 разжимного штока 4 и наклона направляющей поверхности 13 прорезей корпуса 1.
Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения этих поверхностей по формуле
max
tgα≤tgϕ,
где tgϕ=ƒ=0,1 - коэффициент трения стали по стали;
тогда
max
α≤6°;
max
Таким образом, угол уклона α рабочей части 8 разжимного штока 4 и наклона направляющих поверхностей прорезей 13 корпуса 1 равен 6°.
min
O
R
R
Наименьшее предельное значение угла наклона α этих поверхностей определим из условия осевого смещения S, равного размеру абразивного зерна при подаче S, равной глубине резания S=t по формуле
зepнa
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°
max
Проверим минимальное значение угла наклона из условия достижения максимального хода разжимного штока 4 S
Условие выполняется.
min
Таким образом, угол уклона α рабочей части 8 разжимного штока 4 и наклона направляющих поверхностей прорезей 13 корпуса 1 равен 2°.
O
В результате осевого перемещения колодок 2 S хонинговальная головка позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. За счет соосности направляющих частей 6 и 7 и рабочей части 8 составного разжимного штока 4 и контакта рабочей части 8 разжимного штока 4 с внутренними наклонными продольными поверхностями 11 несущих колодок 2 обеспечивается равномерное распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение несущих колодок 2 и брусков 3, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Форма рабочей части 8 разжимного штока 4 обеспечивает возможность установки максимального количества несущих колодок 2 с брусками 3, что обеспечивает повышение производительности.
Таким образом, хонинговальная головка, содержащая корпус, несущие колодки с абразивными брусками, установленные в прорезях корпуса, составной разжимной шток, рабочая часть которого выполнена в виде перевернутого усеченного конуса высотой, соответствующей высоте несущих колодок, и углом уклона, соответствующим углу уклона внутренних наклонных поверхностей несущих колодок, и равным углу наклона торцевых поверхностей несущих колодок, в свою очередь, соответствующих углу наклона направляющих поверхностей прорезей корпуса, обеспечиваем увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.