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 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 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.
Известна 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.
Наиболее близким техническим решением является хонинговальная головка, содержащая корпус, несущий колодки с абразивными брусками, разжимные элементы, установленные с возможностью взаимодействия с колодками брусков, разжимной шток, механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков, выполненный в виде пакета последовательно собранных тарельчатых пружин конической формы с углом наклона образующей конуса 5-14 градусов, установленных между уступом разжимного штока и корпусом, и возвратные пружины [Патент RU 168775, В24В 33/08, 2017 г].
Недостатком устройства является наличие большого числа контактов пакета тарельчатых пружин по длине колодок брусков, что приводит к неравномерности распределения усилия поджатия между ними. Неравномерность распределения усилия поджатия снижает точность формы обрабатываемого отверстия.
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, несущие колодки с абразивными брусками, контактирующие с несущими колодками упругие разжимные элементы, установленные с возможностью одновременного радиального и осевого перемещений несущих колодок, разжимной шток и возвратные пружины, при этом разжимной шток снабжен толкающим кольцом, контактирующим с упругими разжимными элементами, упругие разжимные элементы выполнены в виде тросиков с наконечниками, установленных с возможностью свободного перемещения внутри радиально изогнутых в продольной плоскости трубок, закрепленных в отверстиях средней части корпуса, причем несущие колодки выполнены с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установлены с возможностью перемещения по ответным направляющим поверхностям корпуса.
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении вниз разжимного штока, толкающее кольцо воздействует на тросики, которые перемещаясь внутри радиально изогнутых в продольной плоскости трубок воздействуют на несущие колодки по середине их внутренних продольных поверхностей. Колодки с абразивными брусками перемещаются в радиальном направлении, а наличие углов уклона торцевых поверхностей несущих колодок и, соответствующих им, ответных направляющих поверхностей корпуса, обеспечивает одновременно с радиальным и осевое перемещение несущих колодок с абразивными брусками. При этом обеспечивается равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение колодок брусков, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Осевое перемещение колодок позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Радиальное расположение несущих колодок с абразивными брусками и, соответствующих им, упругих пластин обеспечивает установку максимального количества несущих колодок с абразивными брусками, что способствует повышению производительности обработки отверстия.
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
Хонинговальная головка содержит корпус 1, в радиальных прорезях 2, которого установлены несущие колодки 3 с абразивными брусками 4 с возможностью их свободного радиального (S) и осевого перемещения (S). Хонинговальная головка снабжена закрепленными в отверстиях 5 средней части корпуса 1, радиально изогнутыми в продольной плоскости трубками 6. Упругие разжимные элементы выполнены в виде тросиков 7, свободно перемещающихся внутри изогнутых трубок 6. На концах тросиков 7 закреплены наконечники 8, посредством которых тросики 7 контактируют с плоской поверхностью 9 толкающего кольца 10 жестко установленного на разжимном штоке 11, и серединой внутренних продольных поверхностей 12 несущих колодок 3.
O
R
Возможность осевого (S) и радиального (S) перемещения несущих колодок 3 с абразивными брусками 4 обеспечивают упругие разжимные элементы в виде тросиков 7, с наконечниками 8, свободно перемещающиеся внутри радиально изогнутых в продольной плоскости трубок 6.
Колодки 3, выполнены с торцевыми поверхностями 13 под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки и установлены с возможностью перемещения по ответным направляющим поверхностям 14 корпуса 1.
Возвратные пружины 15 предназначены для возвращения несущих колодок 3 в исходное положение после подъема разжимного штока 11 (после прекращения воздействия штока 11 через толкающее кольцо 10 на тросики 7).
Устройство работает следующим образом.
R
O
P
R
R
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 3 с абразивными брусками 4. После каждого двойного хода хонинговальной головки, под действием толкающего кольца 10 разжимного штока 11 (перемещается вдоль оси хонинговальной головки вниз на определенную величину S) тросики 7, перемещаются внутри радиально изогнутых в продольной плоскости трубок 6. При этом тросики 7 через наконечники 8 воздействуют на середины внутренних продольных поверхностей 12 несущих колодок 3, которые при этом перемещаются в радиальном направлении (S). Происходит перемещение несущих колодок 3 с абразивными брусками 4 в радиальном направлении и осуществляется дозированная подача S абразивных брусков 4.
P
R
Можно определить осевое перемещение S разжимного штока 11 для достижения радиальной подачи S по формуле:
,
R
где S - радиальная подача несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;
O
S - осевое перемещение несущих колодок 3 с абразивными брусками 4;
α - угол наклона торцевых поверхностей 13 несущих колодок 3 к радиальному направлению хонинговальной головки.
Можно рассчитать значение радиуса R радиально изогнутых в продольной плоскости трубок 6:
,
где D - диаметр расположения внутренних продольных поверхностей 12 несущих колодок 3,
d - диаметр разжимного штока 11,
Рассчитаем предельные значения угла уклона α ответных направляющих поверхностей 14 корпуса 1 и соответствующего угла уклона α торцевых поверхностей 13 несущих колодок 3 к радиусу головки.
Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения этих поверхностей по формуле
где tgϕ=ƒ=0,1 - коэффициент трения стали по стали;
max
тогда α≤6°.
max
max
max
Таким образом, угол уклона α ответных направляющих поверхностей 14 корпуса 1 и соответствующего угла уклона α торцевых поверхностей 13 несущих колодок 3 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 ответных направляющих поверхностей 14 корпуса 1 и соответствующего угла уклона α торцевых поверхностей 13 несущих колодок 3 к радиусу головки α=2°.
R
Под действием разжимного штока 11 через толкающее кольцо 10 тросики 7 воздействуют на середины внутренних продольных поверхностей 12 несущих колодок 3, которые при этом перемещаются в радиальном направлении (S) и обеспечивают равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение колодок брусков, гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности.
Таким образом, использование хонинговальной головки, содержащей корпус, несущие колодки с абразивными брусками, выполненные с торцевыми поверхностями под углом 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, контактирующие с несущими колодками упругие разжимные элементы, выполненные в виде тросиков и установленные с возможностью свободного перемещения внутри радиально изогнутых в продольной плоскости трубок, закрепленных в отверстиях средней части корпуса, разжимной шток с толкающим кольцом и возвратные пружины обеспечивает увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.