Устройство для выглаживания внутренних прерывистых поверхностей деталей

Полезная модель относится к оснастке для отделочной обработки поверхностей деталей и может быть использована при обработке выглаживанием внутренних прерывистых поверхностей.
Под прерывистыми поверхностями в настоящей заявке следует понимать имеющиеся на обрабатываемых поверхностях пазы, отверстия, канавки, впадины и пр., наличие которых может привести к поломке выглаживающего инструмента в процессе обработки таких поверхностей и/или браку детали.
Известно устройство (а.с. СССР №349574, МПК B24B 39/04, 1970) для алмазного выглаживания прерывистых поверхностей деталей, содержащее корпус, в котором установлен с возможностью осевого перемещения выглаживающий инструмент, торцом контактирующий с пружиной, растяжением или сжатием которой регулируют нагрузку на инструмент, а также установленный в корпусе гидравлический демпфер, предназначенный для замедления перемещения инструмента при прохождении им отверстия или канавки на поверхности детали в процессе ее выглаживания.
Недостатком данного устройства является сложность его конструктивного выполнения, а также невозможность за счет использование демпфера регулировать скорость перемещения инструмента при прохождении им прерывистой поверхности, что может привести (и приводит) к поломке инструмента или сокращению срока его службы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для выглаживания прерывистых поверхностей деталей (патент РФ №2433900, МПК B24B 39/00, 2011), содержащее корпус, в котором расположены выглаживающий инструмент - индентор, демпфирующий элемент, пружина. Демпфирующий элемент содержит две шайбы с отверстиями и расположенную между ними резиновую шайбу и установлен в корпусе перпендикулярно оси индентора между индентором и пружиной и с возможностью самоустановки при затяжке пружины. Степень затяжки пружины обеспечивает заданное усилие выглаживания, с которым индентор воздействует на обрабатываемую поверхность в процессе ее выглаживания.
В результате анализа выполнения данного устройства необходимо отметить, что используемый в нем демпфер не решает проблемы исключения повреждения инструмента после прохождения им прерывистой поверхности, так как используемый демпфер обеспечивает только замедление перемещения инструмента, но не прекращение перемещения. Даже при замедленном перемещении за счет использования демпфера инструмент при достаточно медленной подаче инструмента (что характерно для процесса выглаживания) и при достаточной ширине прерывистой поверхности совершает довольно значительное перемещение в сторону обрабатываемой поверхности в полость отверстия или паза, что при начале обработки поверхности за углублением приводит к удару инструмента о деталь, а, следовательно, к весьма вероятному сколу инструмента и к весьма сильному его нагружению. Все это приводит к сокращению срока службы инструмента.
Техническим результатом настоящей полезной модели является увеличение срока службы обрабатывающего инструмента за счет исключения его удара в процессе выглаживания внутренней прерывистой поверхности о деталь при прохождении им прерывистых поверхностей, имеющихся на обрабатываемой поверхности детали.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для выглаживания внутренних прерывистых поверхностей деталей, содержащем корпус, обрабатывающий инструмент, новым является то, что на одном из концов корпуса имеется выступ, на котором прорезью образована вертикальная пластина, соединенная с корпусом посредством упругой перемычки, обрабатывающий инструмент установлен на оправке, имеющей возможность крепления на пластине, причем устройство оснащено механизмом настройки обрабатывающего инструмента на заданную силу выглаживания, выполненным в виде регулировочного элемента и индикатора со штоком, регулировочный элемент выполнен в виде стрежня с выступом на одном его конце и резьбой на другом, пропущен с зазором через отверстие, выполненное в вертикальной пластине, имеет возможность контакта с ней своим выступом и ввинчен в резьбовое отверстие, выполненное в выступе корпуса соосно с отверстием вертикальной пластины, и предназначен для регулирования усилия затяжки упругой перемычки, индикатор закреплен на корпусе, шток индикатора размещен с возможностью перемещения в осевом канале корпуса, а его торец контактирует с вертикальной пластиной.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - устройство для выглаживания внутренних прерывистых поверхностей деталей, разрез вертикальной плоскостью;
- на фиг. 2 - устройство, вид сверху.
Устройство для выглаживания внутренних прерывистых поверхностей деталей состоит из корпуса 1, изготовленного из закаленной стали, обрабатывающего инструмента для выглаживания - алмазного индентора 2 (далее - инструмент), индикатора часового типа 3 со штоком 4, регулировочного элемента 5, выполненного в виде стержня, имеющего на одном конце выступ «а», а второй его конец выполнен резьбовым, оправки 6.
Корпус 1 может иметь квадратное или прямоугольное сечение для его установки в резцедержатель станка, например, токарного или расточного. На одном из концов корпуса 1 имеется вертикальный выступ U-образной формы (позицией не обозначен). На данном выступе вертикальной прорезью образованы упругая перемычка 7 толщиной «h» и вертикальная пластина 8. В вертикальной пластине 8 и выступе корпуса 1 выполнены два соосных отверстия (позициями не обозначены), причем в отверстии, выполненном в выступе, нарезана резьба.
В вертикальной пластине также выполнено гнездо для установки оправки 6, на которой закреплен инструмент 2. Оправка 6 предназначена для обеспечения возможности обрабатывать внутренние поверхности. Длина L оправки 6 должна быть не меньше длины (глубины) обрабатываемой поверхности.
Регулировочный элемент 5 пропущен с зазором через отверстие вертикальной пластины 8 до контакта своим выступом «а» с наружной поверхностью вертикальной пластины, а резьбовой частью он ввинчен в резьбовое отверстие, выполненное в выступе корпуса 1.
В корпусе 1 выполнен осевой канал (позицией не обозначен), в котором с возможностью осевого перемещения расположен шток 4 индикатора 3. Индикатор 3 установлен с противоположного (по отношению к торцу, на котором образована пластина 8) торца корпуса 1 в осевом канале корпуса и зафиксирован стопорным винтом 9.
Шток индикатора своим торцом контактирует с пластиной 8.
Величина углового упругого перемещения пластины 8 относительно корпуса 1 зависит от толщины h (фиг. 1) упругой перемычки 7 и силы, прикладываемой к пластине 8. Чем меньше толщина h, тем больше перемещение пластины 8, т.е. тем больше чувствительность устройства к изменению силы нагрузки на него.
Регулировочный элемент 5 совместно со штоком 4 и индикатором 3 образуют механизм настройки инструмента 2 на заданную силу прижима инструмента 2 к обрабатываемой поверхности детали, то есть на заданное усилие выглаживания внутренней прерывистой поверхности.
Перед эксплуатацией устройства осуществляют его тарирование. Для этого устройство устанавливают в тисках горизонтальо с ориентацией установленного на оправке 6 инструмента 2 вверх. Вывинчивают регулировочный элемент 5 до полной разгрузки перемычки 7. Стрелку индикатора 3, закрепленного винтом на корпусе 1, устанавливают «на ноль». Далее к инструменту 2 прикладывают нагрузку в диапазоне 5…20 кгс (как правило, данный диапазон прикладываемых нагрузок соответствует диапазону сил, прикладываемых инструментом 2 к внутренней обрабатываемой поверхности при ее выглаживании). В результате приложения нагрузки происходит упругая деформация перемычки 7 и соответственно перемещение вертикальной пластины 8 в направлении штока 4 индикатора 3. Перемещение пластины передается штоку 4, а его величина контролируется индикатором 3.
Значение величины нагрузки и соответствующее ему линейное перемещение штока вследствие упругой деформации пластины заносят в таблицу или гравируют на корпусе 1 устройства.
Устройство работает следующим образом.
Для выполнения обработки выглаживанием устройство устанавливают, например, в резцедержателе токарного станка таким образом, чтобы вершина обрабатывающего инструмента 2, закрепленного на оправке 6, располагалась по оси вращения обрабатываемой детали. При снятом регулировочном элементе 5 устанавливают стрелку индикатора «на ноль».
Далее пропускают регулировочный элемент 5 через отверстие вертикальной пластины 8 и ввинчивают его резьбовую часть в резьбовое отверстие выступа корпуса 1, в результате чего выступ «а» регулировочного элемента 5 контактирует с вертикальной пластиной 8 и перемещает ее в направлении штока 4 индикатора, упруго деформируя (нагружая) перемычку 7. Перемещение вертикальной пластины воздействует на шток 4, вызывая его осевое перемещение, отслеживаемое индикатором 3. В соответствии с проведенным ранее тарированием осевое перемещение регулировочного элемента 5 осуществляют до тех пор, пока шток 4 не переместится на величину, которая соответствует заданному усилию затяжки перемычки 7, т.е. заданной силе воздействия инструмента 2 на выглаживаемую поверхность детали.
После проведенной настройки вывинчивают регулировочный элемент 5 из резьбового отверстия до величины, соответствующей осевому перемещению штока (например, на 0,01 мм), тем самым ослабляя затяжку перемычки 7. Наружная поверхность пластины 8 при этом находится в постоянном контакте с выступом «а» регулировочного элемента.
Включают вращение детали, подводят инструмент 2 к обрабатываемой поверхности и поджимают инструмент к поверхности детали с заданной силой, в результате чего поверхность пластины 8 за счет проведенного ранее небольшого ослабления затяжки перемычки 7 перемещается от выступа ограничителя (например, на 0,01 мм) и не контактирует с ним.
Включают продольную подачу суппорта станка и производят выглаживание поверхности детали инструментом 2. При прохождении инструмента, например, через канавку прекращается контакт инструмента и обрабатываемой поверхности детали, в результате чего за счет упругих свойств перемычки 7 вертикальная пластина 8 входит в контакт с выступом «а» регулировочного элемента 5, прекращая перемещение инструмента в сторону детали и, тем самым, предотвращая его поломку и/или брак детали за счет удара инструмента при контакте с обрабатываемой поверхностью после прохождения прерывистого участка обрабатываемой поверхности.
После прохождения прерывистого участка (отверстия или паза) инструмент 2 входит в контакт с обрабатываемой поверхностью детали, при этом вертикальная пластина 8 возвращается в исходное положение, при котором она не контактирует с выступом «а» регулировочного элемента 5.
Устройство просто в изготовлении, оно содержит минимальное количество конструктивных элементов, обеспечивает настройку обрабатывающего инструмента на широкий диапазон нагрузок по силе выглаживания, обеспечивает обработку поверхности с высоким качеством, гарантированно позволяет избежать поломки инструмента при прохождении им прерывистых поверхностей в процессе выглаживания обрабатываемой поверхности.
Устройство может быть использовано и для выглаживания наружной прерывистой поверхности, для этого из корпуса 1 демонтируется оправка 3, а на ее место в вертикальной пластине 8 монтируется обрабатывающий инструмент 2.