Хонинговальная головка

Полезная модель относится к технологии машиностроения, к обработке металлов резанием, в частности к хонинговальным головкам для финишной 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, B24B 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, B24B 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 обеспечивающий соосности колодок брусков при сосредоточенном 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, расположенных под углом к образующей головке и прижатыми торцами друг к другу тарельчатыми пружинами [Патент RU 2146594, B24B 33/08, 2000 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 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, B24B 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 невозможности увеличения количества соосно-расположенных колодок с брусками для повышения производительности.
Задача - разработка конструкции хонинговальной головки с простым механизмом поджатия колодок с абразивными брусками, обеспечивающим радиальное и осевое перемещение их, распределенное 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, абразивные бруски, установленные с возможностью осевого и радиального перемещения, и разжимной шток, при этом она снабжена несущим элементом в виде гофрированной обечайки, на наружной поверхности которой закреплены абразивные бруски, и цилиндром с радиальными отверстиями, установленным в корпусе внутри гофрированной обечайки, при этом полость между цилиндром и гофрированной обечайкой и полость цилиндра заполнены гидропластмассой с обеспечением сообщения через отверстия в цилиндре, а разжимной шток выполнен в виде ступенчатого поршня, установленного с возможностью воздействия на гидропластмассу, причем гофрированная обечайка выполнена с торцевыми поверхностями, расположенными под углом уклона 2-6 градусов к радиусу хонинговальной головки, соответствующим углу уклона внутренних направляющих поверхностей корпуса.
P
R
O
Сущность технического решения заключается в том, что при осевом перемещении разжимного штока S, выполненного в виде ступенчатого поршня, при движении в установленном в корпусе головки цилиндре с отверстиями, осуществляется давление на гидропластмассу. Это давление гидропластмассы передается на внутреннюю поверхность гофрированной обечайки, на наружной поверхности которой закреплены абразивные бруски. В процессе увеличения диаметра гофрированной обечайки перемещаются закрепленные на ней абразивные бруски в радиальном направлении (S). Причем, за счет того что угол уклона внутренних направляющих поверхностей корпуса и соответствующий ему угол уклона торцевых поверхностей гофрированной обечайки составляют 2-6 градусов по отношению к радиусу хонинговальной головки (направляющие и торцевые поверхности выполнены в виде перевернутого усеченного конуса), одновременно с радиальным перемещением происходит и осевое перемещение (направление S) гофрированной обечайки и, соответственно, закрепленных на ее наружной поверхности абразивных брусков.
Одновременное радиальное и осевое перемещение абразивных брусков позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности. Гидропластмасса, заполняющая полость цилиндра и полость между цилиндром и гофрированной обечайкой, образующая единую массу, сообщаясь через отверстия цилиндра, обеспечивает равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что обеспечивает соосное расположение брусков, что гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности. Гофрированная обечайка обеспечивает возможность установки максимального количества брусков, соответствующее числу гофр гофрированной обечайки, что позволяет повысить производительность.
Сущность конструкции хонинговальной головкой поясняется фигурами.
На фиг. 1 показан продольный разрез хонинговальной головки.
На фиг. 2 показан поперечный разрез хонинговальной головки.
Предлагаемая конструкция хонинговальной головки содержит корпус 1, абразивные бруски 2, закрепленные на несущем элементе, выполненном в виде гофрированной обечайки 3, разжимной шток, выполненный в виде ступенчатого поршня 4, цилиндр 5 с радиальными отверстиями 6, установленный внутри гофрированной обечайки 3 и механизм осевого и радиального перемещения абразивных брусков 2, выполненный в виде гидропластмассы 7, расположенной по обе стороны стенки цилиндра 5 и сообщающейся через его отверстия 6. Внутренние направляющие поверхности 8 корпуса 1 и торцевые поверхности 9 гофрированной обечайки 3 выполнены в виде перевернутого усеченного конуса. Угол уклона внутренних направляющих поверхностей корпуса 1 соответствует углу уклона торцевых поверхностей гофрированной обечайки 3 и равен 2-6 градусам по отношению к радиусу хонинговальной головки.
Устройство работает следующим образом.
R
O
R
O
После ввода хонинговальной головки в обрабатываемое отверстие включается вращение и ее возвратно-поступательное движение, после чего вступает в действие механизм радиального и осевого перемещения 7, осуществляющий радиальное S и осевое S перемещение гофрированной обечайки 3, с закрепленными на ее наружной поверхности абразивными брусками 2. После каждого двойного хода хонинговальной головки разжимной шток, выполненный в виде ступенчатого поршня 4, воздействует на гидропластмассу 7, создавая давление гидропластмассы 7 через отверстия 6 на гофрированную обечайку 3, что приводит к увеличению диаметра гофрированной обечайки 3 и за счет перемещения торцевых поверхностей 9 гофрированной обечайки 3 по внутренним направляющим поверхностям 8 корпуса 1, одновременно с радиальным перемещением S происходит и осевое перемещение (направление S) гофрированной обечайки 3, с закрепленными на ее наружной поверхности абразивными брусками 2 на определенную величину.
После обработки отверстия за счет упругих сил гофрированная обечайка 3 с закрепленными на ее наружной поверхности абразивными брусками 2 возвращается в исходное положение после подъема разжимного штока 4.
P
R
Из условия несжимаемости гидропластмассы 7 можно определить осевое перемещение S разжимного штока в виде ступенчатого поршня 4 для достижения радиальной подачи S по формуле:
R
где S - радиальная подача гофрированной обечайки 3 с абразивными брусками 2;
O
l - длина гофрированной обечайки 3;
O
d - диаметр гофрированной обечайки 3;
1
2
d, d - диаметры разжимного штока в виде ступенчатого поршня 4.
Из условия полного распрямления гофр обечайки максимальную радиальную подачу гофрированной обечайки 3 с абразивными брусками 2 можно рассчитать по формуле
где r - радиусы гофр гофрированной обечайки 3;
;
n - количество гофр гофрированной обечайки 3;
Рассчитаем предельные значения угла наклона α торцевых поверхностей 9 гофрированной обечайки 3 и направляющих поверхностей 8 корпуса 1. Наибольшее значение выбираем из условия самоторможения торцевых поверхностей 9 гофрированной обечайки 3 и направляющих поверхностей 8 корпуса 1 по формуле
max
tgα≤tgϕ;
где tgϕ=ƒ=0,1 - коэффициент трения стали по стали;
тогда
max
α≤6°.
max
Таким образом, угол наклона α торцевых поверхностей 9 гофрированной обечайки 3 и направляющих поверхностей 8 корпуса 1 равен 6°.
min
O,
R
R
Наименьшее предельное значение угла наклона α торцевых поверхностей 9 гофрированной обечайки 3 и направляющих поверхностей 8 корпуса 1 определяем 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
Таким образом, угол наклона α торцевых поверхностей 9 гофрированной обечайки 3 и направляющих поверхностей 8 корпуса 1 равен 2°.
Гидропластмасса 7 применяется двух составов:
1) СМ: 20% полихлорвинила, 78% дибутилфталата, 2% стеарата кальция; t плавления 135°C, объемная усадка 12% при охлаждении до 10°C.
2) 10% полихлорвинила, 88% дибутилфталата, 2% стеарата кальция. Более текуч, имеет t плавления 120°C и усадку 10%.
O
В результате осевого перемещения абразивных брусков 2 S, хонинговальная головка позволяет исключить появление глубоких рисок и улучшает качество поверхности.
Гидропластмасса 7, заполняющая полость между цилиндром 5 и гофрированной обечайкой 3, под действием сообщающейся с ней через отверстия 6 гидропластмассой 7, заполняющей полость цилиндра 5, обеспечивает равномерно распределенное приложение радиальной нагрузки, что при соосном расположении брусков 2 гарантирует точность формы обрабатываемого цилиндрического отверстия и повышает качество его поверхности.
Таким образом, хонинговальная головка, содержащая корпус, гофрированную обечайку с абразивными брусками, угол уклона контактирующих поверхностей которых равен 2-6 градусам к радиусу головки, ступенчатый поршень, цилиндр с радиальными отверстиями, установленный внутри гофрированной обечайки и гидропластмассу, расположенную по обе стороны стенки цилиндра и сообщающуюся через его отверстия, обеспечивает увеличение точности формы при повышенном качестве поверхности обрабатываемого отверстия с максимальной производительностью.