Головка для обработки внутренней цилиндрической поверхности

 

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к инструментам для финишной обработки точных цилиндрических отверстий в деталях. Головка состоит из корпуса, выполненного в виде втулки с отверстиями, штока и хонинговальных брусков. Хонинговальные бруски выполнены в виде абразивных хонинговальных колец с нанесенным абразивным слоем толщиной Н и установлены посредством шарниров в отверстиях корпуса, при этом оси абразивных хонинговальных колец установлены под острым углом α к продольной оси головки с возможностью принудительного поворота с изменением угла α в сторону уменьшения для обеспечения врезания. Абразивные хонинговальные кольца развернуты в плоскости их вращения на равные углы друг относительно друга, а максимальный первоначальный угол α наклона абразивных хонинговальных колец определяют по формуле α_max= arccos[(R/(R+H)], где R - радиус обрабатываемого отверстия. Разработанная головка повышает качество и производительность при обработке отверстий, снижает энергозатраты на единицу съема металла путем использования хонинговальных абразивных кольцевых брусков с наклонной относительно продольной оси рабочей поверхностью, обеспечивает улучшение отвода стружки и подачу смазывающе-охлаждающей технологической смеси. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к инструментам для финишной обработки точных цилиндрических отверстий в деталях.

Известна головка для абразивной обработки внутренней цилиндрической поверхности, состоящая из корпуса, разжимного устройства, зубчатой передачи, приводящей державки с рабочими элементами в возвратно-вращательное движение вокруг осей, перпендикулярных оси обрабатываемого отверстия [1].

Недостатком известной головки является сложность конструкции: для сообщения возвратно-вращательного движения державкам, последние выполнены в виде зубчатой шестерни, взаимодействующей с реечной втулкой, совершающей с помощью дополнительного привода возвратно-поступательное движение относительно корпуса головки.

Известна головка для обработки внутренней цилиндрической поверхности, состоящая из корпуса, разжимного штока и колодок, в отверстиях которых перпендикулярно оси головки свободно установлены цилиндрические державки с хонинговальными брусками со сферической рабочей поверхностью с возможностью возвратно-вращательного движения, при этом оси хонинговальных брусков смещены относительно оси головки [2].

Недостатком такой головки является уменьшение в два раза площади контакта брусков с обрабатываемой поверхностью, который происходит с одной стороны от оси, что ведет к снижению производительности обработки. Кроме того, снижается точность обработки и качество из-за наличия зазоров между корпусом и вращающимися колодками и низкой жесткости инструмента.

Задачей изобретения является повышение качества и производительности при обработке отверстий и снижение энергозатрат на единицу съема металла путем использования головки с наклонной относительно продольной оси рабочей поверхностью брусков, что обеспечивает улучшение отвода стружки и подачи смазывающе-охлаждающей технологической смеси (СОТС).

Поставленная задача решается предлагаемой головкой для обработки внутренней цилиндрической поверхности, состоящей из корпуса, выполненного в виде втулки с отверстиями, штока и хонинговальных брусков, при этом хонинговальные бруски выполнены в виде абразивных хонинговальных колец с нанесенным абразивным слоем толщиной H и установлены посредством шарниров в отверстиях корпуса, кроме того оси абразивных хонинговальных колец установлены под острым углом α к продольной оси головки с возможностью принудительного поворота с изменением угла α в сторону уменьшения для обеспечения врезания, к тому же абразивные хонинговальные кольца развернуты в плоскости их вращения на равные углы друг относительно друга, а максимальный первоначальный угол α наклона абразивных хонинговальных колец определяют по формуле α_max = arccos[R/(R+H)], где R - радиус обрабатываемого отверстия; Кроме того, головка отличается от традиционных тем, что корпус выполнен с центральным продольным отверстием, шток выполнен цилиндрическим, шарниры выполнены в виде втулок, закрепленных винтами, при этом цилиндрический шток установлен в центральном продольном отверстии корпуса с возможностью взаимодействия посредством пальцев с абразивными хонинговальными кольцами.

На фиг. 1 представлена головка для обработки внутренней цилиндрической поверхности, продольный разрез; на фиг. 2 - вид слева на фиг. 1, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - общий вид слева на фиг. 1.

Головка состоит из корпуса 1, на котором размещены абразивные хонинговальные бруски. Внутри корпуса находится подвижный цилиндрический шток 2, взаимодействующий с валиком подачи хонинговального станка во время работы хонинговальной головки (не показан).

В качестве хонинговальных брусков берут кольца 3 с нанесенным абразивным слоем толщиной H, оси которых устанавливают под острым углом α к оси хонинговальной головки, с возможностью принудительного поворота с целью изменения угла α в сторону уменьшения при врезании и снятии необходимого припуска и самозатачивании. Абразивные хонинговальные кольца 3 развернуты в плоскости их поворота на равные углы друг относительно друга и связаны с корпусом с помощью шарниров - втулок 4, имеющих ось, перпендикулярную продольной оси хонголовки, и закрепленных винтами 5. Врезание для снятия необходимого припуска осуществляется путем поворота на элементарный угол Δα абразивных хонинговальных колец на шарнирах - втулках 4 с помощью пальцев 6, установленных по скользящей посадке в отверстиях штока 2, при его движении вниз. Сферическим на конечником 7 палец 6 подвижно закреплен в кольце 3 с помощью планки 8. Возврат абразивных хонинговальных колец 3 в исходное положение после обработки очередной заготовки осуществляется пружиной 9 при движении штока 2 вверх. Свободный ход и продольное направление пальцев 6 обеспечивается продольными пазами 10, изготовленными в корпусе 1.

Максимальный первоначальный угол α наклона абразивных хонинговальных колец 3 определяют по формуле α_max = arccos[R/(R+H)], где R - радиус обрабатываемого отверстия; H - толщина абразивного слоя, нанесенного на кольцо.

Элементарный угол наклона Δα абразивных хонинговальных колец 3 зависит от величины снимаемого припуска t при обработке и определяется по формуле Δα = arccos[R/(R+H)]-arccos[(R+t)/(R+t+H)]. Головка для обработки внутренней цилиндрической поверхности работает следующим образом.

При включении станка хонинговальная головка, закрепленная на шпинделе, вводится в отверстие обрабатываемой заготовки и начинает вращаться. От привода гидравлики включается поворот абразивных хонинговальных колец 3 и под действием цилиндрического штока 2 и пальцев 6 кольца перемещаются в радиальном направлении, поворачиваясь в сторону уменьшения угла α, относительно оси перпендикулярной продольной оси хонголовки.

По мере износа и самозатачивания абразивный слой H уменьшается. В связи с этим уменьшается угол наклона α абразивного кольца 3. При угле α = 0 абразивный слой полностью износится и необходимо заменить изношенные кольца на новые.

Благодаря тому, что абразивные хонинговальные кольца 3 развернуты в плоскости их поворота на равные углы друг относительно друга в сочетании с основными рабочими движениями вращения и возвратно-поступательного достигается повышенная равномерность обработки поверхности и, следовательно, повышенная точность и качество отверстия детали.

В начальный период касания абразивными хонинговальными кольцами с вершинами гребешков грубо обработанной поверхности давления сильно возрастают, вызывая увеличенный съем и интенсивное самозатачивание абразивных хонинговальных колец. По мере увеличения контакта поверхности абразивного хонинговального кольца с заготовкой давления уменьшаются, интенсивность съема и параметр шероховатости обрабатываемой поверхности снижаются.

В традиционных хонголовках при установке и креплении брусков важно предотвратить разновысотность в одном комплекте. Режущие поверхности абразивных хонинговальных колец при сборе в хонинговальной головке располагаются по одной окружности. Поверхность контакта абразивных хонинговальных колец с обрабатываемым отверстием составляет не менее 90% номинальной режущей поверхности абразивных хонинговальных колец (что в 1,5 раза больше по сравнению с традиционными) и будет обеспечен полный контакт по всей длине хонголовки.

Следовательно, интенсивность съема, точность и качество отверстия будут обеспечены большими, что позволяет сократить время, необходимое для получения поверхностей заданной точности или повысить целесообразную точность обработки экономически.

При традиционном хонинговании максимальные силы резания воспринимает передняя кромка бруска, расположенная по всей длине его, которая быстро изнашивается. Режущие поверхности абразивных хонинговальных колец, предлагаемой головки, обеспечивают плавное вхождение режущих кромок в зону резания, которая располагается под углом α к продольной оси. Это улучшает отвод стружки, подачу смазывающе-охлаждающей технологической смеси и увеличивает стойкость инструмента.

Радиальная подача абразивных хонинговальных колец, осуществляемая путем изменения угла поворота α, повышает эффективность процесса хонингования благодаря реализации принципа неповторяющегося следа. Абразивные зерна хонинговальных колец не попадают в ранее прорезанные риски-царапины, т.к. одновременно с углублением в металл они перемещаются в продольном направлении. Это дает возможность повысить режущую способность хонинговальных колец и значительно улучшить шероховатость обработанных поверхностей.

После завершения обработки подвижный шток 2 возвращается в исходное положение, и абразивные хонинговальные кольца 3 отходят от обрабатываемой поверхности путем поворота на угол α_max. Для более точного расположения абразивных колец после сборки инструмента они прирабатываются притирочной пастой на хонинговальном станке по отверстию хонингуемой (бракованной) заготовки при условии равенства скоростей вращения и возвратно-поступательного движения головки.

Использование в качестве хонинговальных брусков абразивных колец с радиальной подачей, осуществляемой путем изменения угла установки их, не только упрощает конструкцию головки, но и повышает ее жесткость, обеспечивает работу без вибраций и предотвращает поломку и выкрашивание абразива колец.

Предлагаемая головка для обработки внутренней цилиндрической поверхности повышает производительность в 1,5-2 раза, позволяет исключить операцию получистового хонингования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1-2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижается на 20%.

Таким образом, разработанная головка повышает качество и производительность при обработке отверстий, снижает энергозатраты на единицу съема металла путем использования хонинговальных абразивных кольцевых брусков с наклонной относительно продольной оси рабочей поверхностью, обеспечивает улучшение отвода стружки и подачу смазывающе-охлаждающей технологической смеси (СОТС).

Литература
1. SU 418311, кл. В 24 В 33/02, 05.03.1974.

2. SU 573328, кл. В 24 В 33/02, 25.08.1977.

Формула изобретения

1. Головка для обработки внутренней цилиндрической поверхности, состоящая из корпуса, выполненного в виде втулки с отверстиями, штока и хонинговальных брусков, отличающаяся тем, что хонинговальные бруски выполнены в виде абразивных хонинговальных колец с нанесенным абразивным слоем толщиной Н и установлены посредством шарниров в отверстиях корпуса, при этом оси абразивных хонинговальных колец установлены под острым углом α к продольной оси головки с возможностью принудительного поворота с изменением угла α в сторону уменьшения для обеспечения врезания, кроме того, абразивные хонинговальные кольца развернуты в плоскости их вращения на равные углы друг относительно друга, а максимальный первоначальный угол α наклона абразивных хонинговальных колец определяют по формуле
α_max = arccos[R/(R+H)],
где R - радиус обрабатываемой отверстия.

2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен с центральным продольным отверстием, шток выполнен цилиндрическим, шарниры выполнены в виде втулок, закрепленных винтами, при этом цилиндрический шток установлен в центральном продольном отверстии корпуса с возможностью взаимодействия посредством пальцев с абразивными хонинговальными кольцами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4