Инструмент для обрезки шестигранных головок стержневых изделий

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована в метизном и машиностроительном производствах для изготовления стержневых изделий с шестигранными головками.
Известен инструмент для обрезки шестигранных головок стержневых изделий, содержащий соосно установленные в корпусах матрицу и пунсон. У матрицы выполнено центральное сквозное отверстие, диаметр которого чуть больше диаметра стержня обрезаемого изделия, и гладкая торцевая рабочая плоскость. Пуансон имеет сквозное отверстие в виде усеченной пирамиды и торцевую рабочую поверхность в виде шестигранной усеченной пирамиды, причем меньшее основание пирамиды образовано плоскостью, перпендикулярной оси отверстия. На пересечении поверхности пирамидального отверстия и торцевой рабочей поверхности образуются режущие кромки, профиль которых соответствует профилю обрезаемой головки (см. Васильев С.П. Производство крепежных изделий. М.: Металлургия, 1981. С. 37-41).
Недостатком известной конструкции является неравномерный износ инструмента и низкий срок службы пуансона. Это обусловлено тем, что пуансон обрезает практически всю головку по высоте и в процессе обрезки испытывает значительные осевые и радиальные усилия, в то время как матрица испытывает только сжимающие усилия на торцевой контактной поверхности. Частая замена пуансона приводит к затратам рабочего времени на замену и настройку инструмента. Кроме того, применение известного технического решения приводит к образованию заусенца на торцевой опорной поверхности головки изделия, что снижает качество изделий.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является инструмент для обрезки шестигранных головок стержневых изделий, содержащий соосно установленные пуансон и матрицу. Пуансон имеет сквозное отверстие в виде усеченной пирамиды и торцевую рабочую поверхность в виде шестигранной усеченной пирамиды. На пересечении пирамидальной поверхности отверстия и торцевой поверхности образуются режущие кромки, профиль которых соответствует профилю обрезаемой головки. Матрица выполнена со ступенчатым отверстием, один участок которого выполнен в виде цилиндрического отверстия под стержень обрезаемого изделия, а другой - в виде шестигранной призмы. Пересечение шестигранного отверстия с рабочей торцевой поверхностью матрицы образует режущие кромки, профиль которых соответствует профилю обрезаемой головки (см. авт. св. СССР № 274632, В21К 1/50).
Недостатком известной  конструкции является низкий срок службы матрицы и высокие затраты на ее изготовление. Кроме того, на конечном этапе обрезки головки, когда срезаемый металл зажимается между торцевыми поверхностями матрицы и пуансона, на матрицу действуют значительные осевые и радиальные усилия, которые вызывают повышенный износ поверхности контакта, а иногда приводят к выкрашиванию режущей кромки. Матрица сложна в изготовлении, так как выполнить глухое отверстие в виде шестигранной призмы возможно либо способом горячего выдавливания, либо электроэрозионным способом. А эти способы связаны со значительными энергетическими и трудовыми затратами.
Техническая проблема, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении срока службы инструмента для обрезки шестигранных головок стержневых изделий при одновременном снижении затрат на его изготовление.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается
в снижении усилия на пуансон за счет уменьшения толщины срезаемого слоя путем выполнения пуансона и матрицы однотипными по форме и размерам.
Поставленная задача решается тем, что в известном инструменте для обрезки шестигранных головок стержневых изделий, содержащем соосно установленные матрицу и пуансон с режущими кромками, образованными боковыми поверхностями центральных отверстий и торцевыми плоскостями, причем профиль режущих кромок соответствует профилю обрезаемой головки, согласно изменению, матрица по форме и размерам выполнена идентичной пуансону и установлена на опорную втулку с выполненными центральным отверстием под стержень изделия и выступом в виде усеченной пирамиды, боковые грани которой сопряжены с внутренней поверхностью отверстия матрицы, причем расстояние от режущих кромок матрицы до рабочего торца опорной втулки составляет 0,4…0,45 высоты обрезаемой головки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен продольный разрез инструмента в нерабочем состоянии (перед обрезкой головки изделия);
на фиг. 2 изображен продольный разрез инструмента в рабочем состоянии (во время обрезки головки изделия).
Инструмент для обрезки шестигранных головок стержневых изделий содержит пуансон 1 (фиг. 1, фиг. 2) и матрицу 2. В пуансоне 1, жестко закрепленном в корпусе 3 с помощью фланца 4, выполнено сквозное отверстие в виде усеченной шестигранной пирамиды 5. Позицией 6 (фиг. 1, фиг. 2) обозначена режущая кромка пуансона, шестиугольный профиль которой соответствует профилю обрезаемой головки 7. Втулка пуансона, обозначенная позицией 8 (фиг. 1, фиг. 2), контактирует с пуансоном с его нерабочей стороны.
Матрица 2, которая по форме и размерам выполнена идентичной пуансону 1, закреплена в корпусе 9 и опирается на опорную втулку 10 (фиг. 1, фиг. 2). В опорной втулке 10 выполнено центральное отверстие 11 под стержень изделия. Кроме того, опорная втулка 10 выполнена с выступом в виде усеченной шестигранной пирамиды 12, боковые грани которой контактируют с пирамидальной поверхностью отверстия матрицы 2. При этом расстояние h от режущей кромки 13 матрицы 2 до рабочего торца 14 опорной втулки 10 составляет 0,4…0,45 высоты (H), обрезаемой головки изделия 7.
Инструмент работает следующим образом. Перед началом процесса обрезки заготовка с головкой бочкообразной формы 7 (фиг. 1, фиг. 2) стержневой частью помещается в центральное отверстие 11 опорной втулки 10 таким образом, что обрезаемая головка заготовки 7 опирается на режущую кромку 13 матрицы 2.
При включении пресса ползун (на фиг. не показан) начинает движение сверху вниз в сторону заготовки 7, опуская на нее жестко зафиксированный в нем пуансон 1. Последний, постепенно опускаясь на верхнюю часть головки заготовки 7, своей режущей кромкой 6 начинает внедрение в нее, формируя при этом шестигранник. В то же время, за счет усилия, прикладываемого пуансоном 1 к головке заготовки 7, последняя прижимается своей подголовной частью к режущей кромке 13 неподвижной матрицы 2, имеющей форму и размеры аналогичные пуансону 1, то есть, чем больше пуансон врезается в поверхность головки заготовки 7 сверху, тем сильнее происходит внедрение матрицы 2 в подголовочной части заготовки. Таким образом, обрезка головки заготовки 7 происходит одновременно с двух сторон: со стороны пуансона 1 и со стороны матрицы 2. Причем расстояние h от режущей кромки 13 матрицы 2 до рабочего торца 14 опорной втулки 10 составляет 0,4…0,45 от высоты (H) обрезаемой головки изделия 7. Расстояние h регламентировано на основании анализа следующих экспериментальных данных:
при h менее 0,4 высоты (H) обрезаемой головки 7 снижается стойкость пуансона 1, так как увеличивается толщина срезаемого им слоя, что приводит к росту усилия, действующего на него;
при h больше 0,45 высоты (H) обрезаемой головки возрастают усилия на матрицу 2, что приводит к снижению ее стойкости.
При дальнейшем перемещении ползуна (на фиг. не показан), срезаемый с головки заготовки 7 металл зажимается между торцевыми рабочими поверхностями пуансона 1 и матрицы 2, образуя облой 15 (фиг. 2). Затем в действие вступает выталкиватель (на фиг. не показан), который давит на торец стержневого участка заготовки 7 снизу вверх и проталкивает головку заготовки 7 через сквозное отверстие 5 пуансона 1, тем самым окончательно отделяя облой 15 (фиг. 1, фиг. 2) от шестигранной головки заготовки 7.
Разработанная конструкция использовалась при изготовлении болтов от М8 до М16 по ГОСТ 7798-79 из нержавеющей стали 12Х18Н10Т по технологии, включающей предварительную высадку конической головки, окончательную высадку бочкообразной головки, редуцирование стержня под накатку резьбы  и двухстороннюю обрезку головки на шестигранник с использованием разработанной конструкции инструмента. Штамповка болтов осуществлялась в условиях АО «Белебеевский завод «Автонормаль»» с использованием автомата-комбайна модели 5/16 (фирма «National Machinery»).
Применение разработанного технического решения позволило повысить срок службы обрезного инструмента в 1,3…1,4 раза, снизив затраты на изготовление инструмента на 10…15 %.
Таким образом, применение разработанного решения за счет уменьшения толщины срезаемого слоя металла головки болта, путем одновременной обрезки последней со стороны пуансона 1 и матрицы 2, с помощью перераспределения продольных и радиальных напряжений позволит снизить усилия, действующие на пуансон, на 30…40 %, а, следовательно, повысить срок его эксплуатации.
За счет применения однотипного инструмента, а именно пуансона 1 и матрицы 2, данное техническое решение позволяет снизить затраты на его изготовление, а сокращение потерь рабочего времени на замену и наладку инструмента снижает общие затраты на выпуск единицы продукции. Кроме того, применение предлагаемого решения не приводит к образованию заусенца на поверхности головки изделий, что повышает их качество.