Хонинговальная головка

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к хонинговальным головкам для окончательной 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 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, центральное 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, несущий колодки с абразивными брусками, разжимной шток, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков и возвратные пружины, при этом корпус состоит из рабочей и несущей частей, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков выполнен в виде упругой мембраны, установленной между частями корпуса, и рычагов, жестко закрепленных на мембране по кругу и расположенных в рабочей части корпуса так, что скругленные кромки их концевых отводов контактируют с серединами внутренних поверхностей несущих колодок, а разжимной шток расположен в несущей части корпуса и контактирует своей сферической поверхностью с центром упругой мембраны, причем угол уклона внутренних направляющих поверхностей корпуса соответствует углу уклона торцевых поверхностей несущих колодок и равен 2-6° к радиусу головки.
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении разжимного штока, он концом со сферической поверхностью давит в центр упругой мембраны, установленной между рабочей и несущей частями корпуса, при этом происходит прогиб упругой мембраны, и жестко закрепленные на ней по кругу одинаковые вертикально расположенные рычаги приходят в движение, в результате чего оказывают давление скругленными кромками своих концевых отводов на несущие колодки. Таким образом, происходит перемещение несущих колодок с абразивными брусками в радиальном направлении. При этом, наличие углов уклона торцевых поверхностей несущих колодок и соответствующих им углов уклона внутренних направляющих поверхностей прорезей корпуса обеспечивается кроме радиального и осевое перемещение несущих колодок с абразивными брусками. Осевое перемещение колодок позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Скругленные кромки концевых отводов рычагов, их контакт с серединой внутренних поверхностей несущих колодок, а также наличие заданных параметров углов уклона торцевых поверхностей несущих колодок и соответствующих им углов уклона внутренних направляющих поверхностей прорезей в рабочей части корпуса обеспечивают центральное приложение радиальной нагрузки по длине колодок, что обеспечивает соосное расположение колодок брусков, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Цилиндрическое (по кругу) расположение рычагов, соответствующих несущим колодкам, позволяет установить максимальное количество несущих колодок с абразивными 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 А-А хонинговальной головки.
R
O
Предлагаемая конструкция хонинговальной головки содержит корпус, состоящий из несущей 1 и рабочей 2 частей, в радиальных прорезях 3 рабочей части корпуса 2 установлены несущие колодки 4 с абразивными брусками 5 с возможностью их свободного радиального (S) и осевого перемещения (S). Механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков 5 выполнен в виде упругой мембраны 6, установленной между рабочей 2 и несущей 1 частями корпуса и снабженной жестко закрепленными на ней (например, посредством сварки) по кругу рычагами 7 с концевыми отводами 8. Рычаги 7 расположены в рабочей части 2 корпуса так, что скругленные кромки их концевых отводов 8 контактируют с серединами соответствующих внутренних поверхностей несущих колодок 4.
Разжимной шток 9 расположен в несущей части 1 корпуса и контактирует с центром упругой мембраны 6 сферической поверхностью.
Торцевые поверхности 10 несущих колодок 4 контактируют с внутренней направляющей поверхностью 11 прорезей 3 рабочей части 2 корпуса. Угол уклона α внутренних направляющих поверхностей 11 рабочей части 2 корпуса соответствует углу уклона α торцевых поверхностей 10 несущих колодок 4 и равен 2-6° к радиусу головки. Возвратные пружины 12 предназначены для возвращения несущих колодок 4 в исходное положение после подъема разжимного штока 9 (после прекращения воздействия штока 9 на упругую мембрану 6).
R
O
P
R
Устройство работает следующим образом. После ввода хонинговальной головки в обрабатываемое отверстие включается ее вращение и возвратно-поступательное движение, после чего вступает в действие механизм радиального и осевого перемещения, осуществляющий радиальное (S) и осевое перемещение (S) несущих колодок 4 с абразивными брусками 5. После каждого двойного хода хонинговальной головки под действием разжимного штока 9 (перемещается вдоль оси хонинговальной головки в сторону рабочей части 2 корпуса на определенную величину S), который сферической поверхностью давит в центр упругой мембраны 6, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков 5 в виде упругой мембраны 6 и закрепленных на ней рычагов 7 воздействует на середину несущих колодок 4 посредством скругленных кромок концевых отводов 8. Это происходит в результате прогиба упругой мембраны 6 и соответствующего перемещения жестко закрепленных на ней рычагов 7. Таким образом, происходит перемещение несущих колодок 4 с абразивными брусками 5 в радиальном направлении и осуществляется дозированная подача S абразивных брусков 5.
P
R
Можно определить осевое перемещение S разжимного штока 9 для достижения радиальной подачи S по формуле:
,
R
где S - радиальная подача несущих колодок 4 с абразивными брусками 5;
- длина рычагов 7;
M
d - диаметр упругой мембраны 6.
Рассчитаем предельные значения угла уклона α внутренних направляющих поверхностей 11 рабочей части 2 корпуса и соответствующего угла уклона α торцевых поверхностей 10 несущих колодок 4 к радиусу головки.
Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения этих поверхностей по формуле:
max
tgα≤tgϕ;
где tgϕ=ƒ=0,1 - коэффициент трения стали по стали;
max
тогда α≤6°.
max
max
max
Таким образом, угол уклона α внутренних направляющих поверхностей 11 рабочей части 2 корпуса и соответствующего угла уклона α торцевых поверхностей 10 несущих колодок 4 к радиусу головки α=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:
,
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
min
min
Таким образом, угол уклона α внутренних направляющих поверхностей 11 рабочей части 2 корпуса и соответствующего угла уклона α торцевых поверхностей 10 несущих колодок 4 к радиусу головки α=2°.
Скругленные кромки концевых отводов 8, контактирующие с серединой несущих колодок 4, обеспечивают центральное приложение радиальной нагрузки по длине колодок, что обеспечивает соосное расположение колодок брусков, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Цилиндрическое расположение (по кругу) рычагов 7 позволяет установить максимальное количество соответствующих им несущих колодок 4 с абразивными брусками 5, обеспечивающее повышение производительности.
Таким образом, использование предложенной хонинговальной головки, содержащей несущий колодки с абразивными брусками корпус, состоящий из рабочей и несущей частей, в котором угол уклона внутренних направляющих поверхностей корпуса соответствует углу уклона торцевых поверхностей несущих колодок и равен 2-6° к радиусу головки, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков, выполненный в виде упругой мембраны, установленной между частями корпуса, и рычагов, жестко закрепленных на мембране по кругу и расположенных в рабочей части корпуса так, что скругленные кромки их концевых отводов контактируют с серединами внутренних поверхностей несущих колодок, разжимной шток, расположенный в несущей части корпуса и контактирующий своей сферической поверхностью с центром упругой мембраны, позволяет увеличить точность формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.