СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТВОЛА
METHOD OF BARREL PRODUCTION

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и пригодно для изготовления стволов с нарезными направляющими частями.
Известен способ изготовления стволов: заготовку-поковку предварительно обрабатывают по наружной поверхности, подрезают ее торцы, выполняют центрирующие шейки и контрольные пояски и осуществляют глубокое сверление. Далее ее термообрабатывают, растачивают глубокое отверстие, выполняют в нем нарезы, затем патронник и окончательно обрабатывают по наружной поверхности, получая готовый ствол (см. книгу Троицкого Н.Д. Глубокое сверление. - М.: Машиностроение, 1971, с.140-141).
При таком способе длина исходной заготовки больше длины ствола с учетом подрезки торцов и отделения темплета с дульной части под образцы-свидетели. Поэтому объемы предварительной и окончательной механической обработки значительны, а коэффициент использования металла (КИМ - отношение массы ствола к массе исходной заготовки - η) не более 30%.
Известен другой способ изготовления стволов (см. патент на изобретение №215670 C1, 17.02.1999 г.), принятый за прототип, содержащий получение и термообработку исходной заготовки (проката или поковки). Затем ее механически обрабатывают с образованием заготовки-трубы, имеющей заходную часть под подпорный центр и поводковую часть в виде большого цилиндра с диаметром исходной заготовки и малого цилиндра с диаметром ≥ наружного казенной части ствола под поводковый центр. Изготовляют из нее радиальным обжатием полуфабрикат с готовой направляющей частью и осуществляют его окончательную  обработку с удалением заходной части.
Его преимущество перед предыдущими: КИМ повышается примерно в 2 раза и заготовка-труба технологичнее предыдущей.
Недостаток: из-за кратковременности взаимодействия металла приканального слоя с формообразующей частью оправки, имеющей выступы и впадины, при радиальном обжатии заготовки-трубы получаемая шероховатость нарезной направляющей части не всегда соответствует требуемой и улучшается последующим свинцеванием, что увеличивает трудоемкость ствола.
Задачей настоящего изобретения является устранение  указанного недостатка.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления ствола, включающем изготовление и термообработку исходной заготовки, ее предварительную механическую обработку с получением заготовки-трубы с заходной и поводковой частями под подпорный и поводковый центры радиально-обжимной машины, получение полуфабриката ствола с нарезной направляющей частью путем радиального обжатия заготовки-трубы на радиально-обжимной машине и окончательную механическую обработку полуфабриката с образованием готового ствола,
перед образованием нарезной направляющей части полуфабриката в отверстии заготовки-трубы радиальным обжатием формируют локальную коническую поверхность, на которой затем радиальным обжатием образуют нарезную направляющую часть.
В предлагаемом способе при радиальном обжатии заготовки-трубы в ее отверстии сначала формируют обжатием локальную коническую поверхность, а затем ее обжимают в нарезную направляющую часть.
Таким решением возрастает продолжительность контакта металла, расположенного на поверхности отверстия и в прилегаемой к ней зоне, с оправкой, на которой он деформируется сначала на конической части в 2-х направлениях, а затем и в 3-х направлениях (координатах) на формообразующей части, имеющей чередующиеся выступы и впадины, бойками РОМы с образованием в поковке нарезной направляющей части и готовой или максимально приближенной к ней наружной поверхности ствола. Благодаря этому улучшается чистота (уменьшается шероховатость) поверхности направляющей части канала ствола и отпадает необходимость ее свинцевания после радиального обжатия.
Технические решения с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что предлагаемый способ промышленно применим, имеет существенные отличия, является новым и поэтому соответствует критерию «изобретение».
Сущность предлагаемого поясняется чертежом, где представлены продольные сечения подпорного центра 1, получаемой радиальным обжатием бойками 2 из заготовки-трубы поковки 3, закрепленной заходной частью 4 в подпорном центре 1, поводковой частью 5 в поводковом центре 6 с внутренними радиальными зубьями или торцевыми зубьями.
i
0
к
0
0
Обжатие заготовки-трубы бойками 2 осуществляется на оправке 7, имеющей нарезную часть 8 длиной l и параметрами d по выступам и впадинам для формирования соответственно нарезов и полей и коническую часть 9 длиной l и диаметром d, который меньше диаметра d отверстия заготовки-трубы (для пулемета «Корд» d=15 мм).
0
1
4
0
При этом диаметр исходной заготовки в поводковой части - D=57 мм, а заходная часть бойков своими углами α-α (см. ОСТ В3-6011-85. Заготовки стволов калибров 4,5÷30 мм. Типовой технологический процесс холодного радиального обжатия, лист 30), образуют снаружи поковки ствола пулемета «Корд» деформируемый участок длиной L не более 40 мм.
0
0
к
0
Между длинами конических поверхностей поковки ствола выполняется условие L>l. И такое же условие выполняется между d<d для беспрепятственного перемещения оправки по отверстию заготовки-трубы в зону расположения бойков РОМы.
0
Обжатие ее осуществляется так: она подается манипулятором, не показанным на чертеже, в зону расположения подпорного 1 и поводкового 6 центров; последний перемещается в осевом направлении слева направо, и хвостовик поводковой части заготовки-трубы оказывается в гнезде центра 1, после чего внутренние радиусные зубья поводкового центра 6 внедряются в зону пересечения боковой и торцевой поверхностей большого цилиндра диаметром D поводковой части заготовки-трубы.
При обжатии ее бойками 2, совершающими возвратно-поступательные перемещения относительно ее, происходит 2-х и 3-х мерная деформация ее материала, как указывалось раньше в зонах бойков и оправки, причем при отходе бойков 2 от нее она зубьями поводков центра 6 вращается вокруг своей продольной оси и подается в осевом направлении в зону заходной части бойков 2.
Они этой частью деформируют металл заготовки-трубы сначала на коническую часть 9 оправки 7, а затем калибрующей частью бойков этот металл деформируется на нарезной калибрующей части 8 ее с образованием чередующихся между собой полей и нарезов на направляющей части с минимальной шероховатостью у получаемой поковки 3 благодаря возрастанию времени контакта металла с оправкой, имеющей дополнительную коническую часть 9.
Постепенным обжатием металла заготовки-трубы от основания до вершины конической части 9 оправки увеличивают продолжительность, улучшают шероховатость соответствующего участка поковки 3, который с вершины конической части оправки переходит на нарезную калибрующую часть 8 ее, где формируют направляющую часть в виде полей, нарезов и граней последних.
При этом донья будущих нарезов уже сформировались на вершине конической части оправки и имеют соответствующую шероховатость, которая улучшается дополнительным обжатием их на выступах нарезной части оправки 7.
Будущие поля являются также частью периметра конической поверхности единичной длины на выше указанной вершине оправки 7 и имеют, как и нарезы, уже соответствующую шероховатость и будут образованы металлом этого периметра и иметь за счет дальнейшего обжатия на остальной части оправки минимальную шероховатость, а грани нарезов будут образованы металлом зоны, прилегающей к отверстию заготовки-трубы.
н
к
п
При реализации данного способа в стволе калибра 12,7 мм пулемета «Корд» размеры по доньям 8-ми нарезов d=13,0 мм, шириной В=2,82 мм, глубиной h=0,15 мм, и при ширине полей В=2,15 мм (указаны параметры хромированной направляющей части) оценим изменение периметра направляющей части за счет нарезов и полей по сравнению с гладким периметром отверстия, полученного на вершине конической части оправки, принимая его диаметр ⌀13 мм.
гл
Периметры гладкого отверстия П=3,14×13=40,82 мм,
гр
граней нарезов П=8×2×0,15=2,4 мм,
н
нарезов П=8×2,82=22,6 мм,
п
полей П=8×2,15=17,2 мм.
Суммарный периметр нарезной части
Σ
гр
н
п
П=П+П+П=2,4+22,6+17,2=42,2 мм.
Увеличение ее периметра по сравнению с периметром отверстия на вершине конической части оправки
<mrow><mi>Δ</mi><mi>П</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>П</mi><mi>Σ</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>П</mi><mrow><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>П</mi><mrow><mi>г</mi><mi>л</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>42,2</mn><mo>−</mo><mn>40,82</mn></mrow><mrow><mn>40,82</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mn>100</mn><mi>%</mi><mo>=</mo><mn>3,38</mn><mi>%</mi></mrow>
.
Следовательно, периметр нарезной направляющей части формируется в поковке в основном за счет периметра гладкого отверстия, образованного на вершине конической части оправки.
Таким образом, благодаря увеличению продолжительности контакта металла заготовки-трубы сначала с конической частью оправки, а затем и нарезной частью ее улучшается шероховатость нарезной части канала получаемой поковки и отпадает надобность в освинцевании его перед хромированием.