Комбинированная хонинговальная головка

Полезная модель относится к области механической обработки металлов и может быть использована для хонингования отверстий диаметром свыше 35-40 мм, в том числе глубоких длиной до 4000-5000 мм, например для обработки отверстий в цилиндрах глубинных штанговых насосов. Задача - расширение технологических возможностей хонинговального инструмента с устранением или сокращением времени на замену алмазных брусков (Б) и одновременным повышением качества обработанной поверхности. Комбинированная хонинговальная головка содержит цилиндрический корпус 1 с равномерно выполненными по его образующей продольными пазами, в которых расположены колодки (К) 2 с закрепленными в них алмазными Б крупнозернистыми 3 и мелкозернистыми 4. В средней части К 2 выполнены утонения 5. по обе стороны от которых попарно размещены алмазные Б. имеющие различную величину зерна - мелкозернистые 4 Б расположены ближе к месту утонения 5 К 2, а крупнозернистые 3 - дальше от него. На подвижном штоке 1 1. размешенном в центральном отверстии корпуса, выполнены: крайние 8, 9 и средний 10 разжимные конуса. Средний конус 10 расположен под утонением 5 на К и имеет возможность принудительного продольного перемещения.

Предлагаемая полезная модель относится к области механической обработки металлов и может быть широко использована для хонингования отверстий диаметром свыше 35-40 мм, в том числе глубоких длиной до 4000-5000 мм, например для обработки отверстий в цилиндрах глубинных штанговых насосов.

К качеству таких отверстий предъявляются высокие требования, в частности:

- отклонения погрешности формы отверстия по овальности, конусности, изогнутости оси не более 0,03-0.05 мм;

- шероховатость поверхности - R_a0.32 мкм;

.- допуск на диаметр - 0,03÷0,05 мм.

Практически указанные требования выполняются только одной операцией - хонингованием. В зависимости от снимаемого припуска оно разделяется на предварительное (черновое) и окончательное (чистовое). Первым снимается до 80% общего припуска, вторым - до 20%.

Известны традиционно применяемые для хонингования типовые конструкции хо-нинговальных головок, описанные, например. Левин Б.Г., Пятов Л.Л. Алмазное хонингование отверстий. Л., «Машиностроение», 1969, с.70-75; Бабичев А.П., Хонингование. М.. «Машиностроение», 1965, с.16: Бабаев С.Г., Мамедханов Н.К., Гасанов Р.Ф. Алмазное хонингование глубоких и точных отверстий. М.. «Машиностроение». 1978. с.16-19. Известные хонголовки имеют корпус с равномерно расположенными по окружности продольными пазами, в которых размещены колодки с напаянными на них алмазными брусками. и шток с разжимными конусами, расположенными в центральном отверстии корпуса и взаимодействующими с ответными конусными поверхностями колодок. Радиальное перемещение колодок осуществляется осевым перемещением штока от толкателя, проходящего внутри инструментального стебля и закрепленного в инструментальном узле или шпиндельной бабке станка.

Недостатком известных конструкций хонинговальных головок является снижение эффективности процесса хонингования по мере приработки алмазных брусков вследствие снижения поступления СОЖ в зону резания и отсутствия вымывания освободившихся от

связки изношенных алмазных зерен, что приводит к поломке режущих кромок новых зерен и. как следствие, снижению производительности процесса обработки.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту. т.е. прототипом, является хонинговальная головка, описанная в книге Хонингование. Справочное пособие. М.. «Машиностроение». 1973. с.37. Известное устройство содержит цилиндрический корпус с равномерно выполненными по его образующей продольными пазами, в которых размещены колодки с алмазными брусками с возможностью радиального перемещения, и установленный в центральном отверстии корпуса подвижный шток с двумя разжимными конусами, взаимодействующими с ответными конусными поверхностями колодок. При осевом перемещении штока-толкателя конусами разжимаются колодки с алмазными брусками, осуществляется их радиальная подача и съем обрабатываемого металла. При такой схеме подачи в процессе резания вначале происходит линейный контакт режущего бруска по всей его длине с обрабатываемым металлом. По мере приработки образуется пятно контакта, которое увеличивается до ширины бруска при полной его приработке. При этом радиальное перемещение колодок с брусками происходит параллельно оси хонинговальной головки.

Однако, такая конструкция механизма подачи, осуществляемая двумя конусами разжимного штока, действующими на ответные конусные поверхности колодок, вносит существенные недостатки в процесс хонингования. Так. по мере приработки алмазных брусков происходит снижение эффективности процесса хонингования за счет меньшего поступления СОЖ в зону резания, в результате чего СОЖ, особенно с рекомендуемыми и широко применяемыми составляющими (МР-3; МР-7 и др.) выдавливается из зоны обработки, не выполняя своих основных функций по охлаждению и вымыванию шлама. Кроме того, по мере приработки алмазных брусков увеличиваются силы резания, а освободившиеся от связки изношенные алмазные зерна, находясь в замкнутом пространстве, куда не поступает СОЖ, не вымываются, а перемалываются, ломая режущие кромки новых зерен, снижая, тем самым, производительность процесса обработки. За счет появления отдельных рисок, царапин и т.п. повышается шероховатость обрабатываемой поверхности, для предотвращения которой необходима, как правило, одно-, двукратная замена колодок с крупнозернистыми алмазными брусками на колодки с брусками меньшей зернистости. Время, затраченное на замену брусков, дополнительно снижает производительность и увеличивает трудоемкость хонингования.

Настоящая полезная модель направлена на расширение технологических возможностей хонинговального инструмента с устранением или сокращением времени на замену

алмазных брусков и одновременным повышением качества обработанной поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной хонинговальной головке, содержащей цилиндрический корпус с равномерно выполненными по его образующей продольными пазами, в которых размещены колодки с алмазными брусками с возможностью радиального перемещения, и установленный в центральном отверстии корпуса подвижный шток с двумя разжимными конусами, взаимодействующими с ответными конусными поверхностями колодок, согласно предлагаемой полезной модели, в середине каждой колодки выполнено утонение, по обе стороны от которого попарно размещены алмазные бруски, имеющие различную величину зерна

Другим отличием заявляемой полезной модели является то, что в каждой паре бруски, размещенные ближе к месту утонения колодки, имеют меньшую зернистость по сравнению с брусками, расположенными дальше от него.

Еще одно отличие предлагаемой полезной модели заключается в том, что шток содержит дополнительный разжимной конус, размещенный под утонением на колодке и имеющий возможность принудительного продольного перемещения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая комбинированная хонинговальная головка отличается наличием нового элемента, взаимным расположением и формой выполнения составляющих ее элементов, деталей, а также связями между ними.

Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время не известна комбинированная хонголовка, обладающая такой же совокупностью существенных признаков. что и предлагаемая. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели "новизна".

Наличие на колодках алмазных брусков разной зернистости за счет имеющегося утонения и изгиба колодок, увеличивающегося в процессе хонингования от продольного перемещения штока, позволит в начальный период вводить в работу крайние крупнозернистые бруски, выполняющие предварительное (черновое) хонингование. По мере съема 70-80% основного припуска вступает в работу дополнительный (средний) конус разжимного штока, приводящий к изгибу средней части колодок и радиальной подаче мелкозернистых брусков, величина которой за счет разности углов конусов опережает величину подачи крайних брусков, снимающих основной припуск. Постепенно в работу полностью вступают мелкозернистые (внутренние) бруски, выполняющие окончательное чистовое хоннгование. Время вступления в работу мелкозернистых брусков в комбинированной хонинговальной головке может регулироваться от значений, когда они, выполняя малый

(5-10%) съем общего припуска, вступают в работу в «последний» момент, подчищая обрабатываемую поверхность и уменьшая шероховатость до требуемой величины, до значений. когда эти бруски осуществляют большой съем металла (до 20-30%) общего припуска. Регулировка времени вступления в обработку мелкозернистых брусков зависит от принятого техпроцесса. в котором должны быть указаны припуски на черновое и чистовое хонингование и выбранные для пользования величины зернистости алмазных брусков. Размещение брусков при их малом наклоне (0,5-1°) как при черновом, так и при чистовом хонинговании в силу изгиба колодок позволяет СОЖ проникать в зону обработки, облегчая процесс резания и вымывая отработанный шлам.

Таким образом, совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечит эффективный процесс хонингования, т.е. заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели "промышленная применимость".

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на:

фиг.1-3 изображены части единой конструкции комбинированной хонинговальной головки;

фиг.4 - сечение АА на фиг.2.

Комбинированная хонинговальная головка содержит цилиндрический корпус 1 с равномерно выполненными по его образующей продольными пазами, в которых расположены колодки 2 с закрепленными в них алмазными брусками крупнозернистыми 3 и мелкозернистыми 4. В средней части колодок 2 выполнены утонения 5. обеспечивающие возможность изгиба колодок в пределах упругих деформаций, по обе стороны от которых попарно размещены алмазные бруски, имеющие различную величину зерна- мелкозернистые 4 бруски расположены ближе к месту утонения 5 колодки 2. а крупнозернистые 3 -дальше or него. Пружины 6. закрепленные на корпусе винтами 7. предохраняют колодки 2 от выпадения и возвращают их в исходное положение после прекращения воздействия и отвода крайних 8 и 9 и среднего 10 конусов, выполненных на разжимном штоке 11: крайние 8 и 9 - на его цилиндрических частях 12 и 13, средний 10 - на резьбовой части 14. От свободною перемещения конусов 8 и 9 по цилиндрическим частям 12 и 13 штока предохраняют винты 15. а рабочее усилие на конус 9 передается от штока 11 через разрезное стопорное кольцо 16. Средний конус 10 имеет продольный паз 17. в который входит цилиндрическая часть винта 18. предохраняющая конус 10 от проворота при вращении штока 11. Со стороны заходной части инструмента расположены конусная втулка 19 и часть штока со шлицевой прорезью 20.

В хвостовой части комбинированной хонинговальной головки имеется пружина 21

сжатия, которая через шайбу 22 и палец 23 постоянно прижимает разжимной шток 11 к толкателю 24. Последний находится в контакте с толкателем 25 механизма разжима брусков (на чертеже не показан). Хвостовик 26 одной стороной навинчен на корпус 1 хонголовки и застопорен винтом 27, а другой стороной резьбовой частью крепится на инструментальном стебле 28.

Заявляемая хонинговальная головка работает следующим образом.

В корпус 1 хонголовки устанавливаются колодки 2 с напаянными алмазными брусками 3 и 4 с характеристиками и зернистостью согласно заданного техпроцесса. Оттуда же определяются общий припуск на хонингование, а также величины съема черновыми (крупнозернистыми 3) и чистовыми (мелкозернистыми 4) брусками. В начальный период хонингования от перемещения толкателя 24 работают только крайние конусы 8 и 9 (средний конус 10 отведен), которые, перемещаясь вдоль оси. обеспечивают изгиб колодки 2 (или ее частей 29 и 30) и радиальное выдвижение (подачу) крупнозернистых 3 брусков, снимающих ˜80% общего припуска. При достижении заданного размера, т.е. окончании съема чернового припуска, вращая шток 11 с помощью шлица 20, доводят конус 10 до контакта с ответной средней конусной частью колодок 2. При этом от действия толкателя 24 все три конуса 8. 9 и 10 обеспечивают радиальное перемещение колодок. Далее, за счет разности углов конуса 10 и крайних конусов 8 и 9 (например, 25° и 15°) происходит постепенное радиальное выдвижение и опережение средней части колодок по отношению к их краям, т.е. в работу включаются средние мелкозернистые 4 бруски, которые и завершают процесс хонингования. При отводе толкателя 25 узла разжима брусков пружиной 21 шток 11 с конусами отводится в исходное положение, а колодки 2 под действием пружин 6 сжимаются, обеспечивая свободный выход хонинговальной головки из обрабатываемой детали.

Комбинированная хонинговальная головка, содержащая цилиндрический корпус с равномерно выполненными по его образующей продольными пазами, в которых размещены колодки с алмазными брусками с возможностью радиального перемещения, и установленный в центральном отверстии корпуса подвижный шток с двумя разжимными конусами, взаимодействующими с ответными конусными поверхностями колодок, отличающаяся тем, что в середине каждой колодки выполнено утонение, по обе стороны от которого попарно размещены алмазные бруски, имеющие различную величину зерна, причем в каждой паре бруски, размещенные ближе к месту утонения колодки, имеют меньшую зернистость по сравнению с брусками, расположенными дальше от него, при этом шток содержит дополнительный разжимной конус, размещенный под утонением на колодке с возможностью принудительного продольного перемещения.