книги / Процессы обработки заготовок. Хонингование
.pdf
Рис. 4.5. Устройство для хонингования на вертлюжном горизонтальнохонинговальном станке глубоких сквозных конических отверстий
Колодки 11 имеют скошенные поверхности, которые взаимодействуют с ответными поверхностями толкателей 13. В пазах, расположенных в нижней части толкателей 13, размещены ролики 14, контактирующие с копиром 8.
Колодки 11 пожимаются в радиальном направлении специальными пружинами, предохраняющими их от выпадения из пазов корпуса. Эти же пружины прижимают систему, состоящую из колодок 11, толкателей 13 и роликов 14, к копиру 8. В торце хонинговальной головки в осевом отверстии выполнена резьба, в которую ввернута резьбовая втулка 9. Втулка 9 крепится контргайкой 10. Втулка 9 взаимодействует с торцовыми поверхностями толкателей 13. Противоположные концы толкателей взаимодействуют с пружиной 15, поджимающей толкатели 13 к втулке 9.
Пружина сжатия 15 размещена в расточке осевого отверстия корпуса 16 и одним торцом упирается в концы толкателей 13, а другим – в торец штанги 17, на котором закреплена хонинговальная головка. Штанга 17 представляет собой трубу, на одном конце которой закреплена хонинговальная головка, а на другом, в расточке, закреплен переходник 20 с гайкой 21, посредством которой штанга 17 соединена со шпинделем станка.
111
В отверстии штанги 17 размещен с зазором копир 8, представляющий собой полый конический стержень, длина которого больше протяженности обрабатываемого отверстия на величину хода механизма подачи. Конусность копира 8 равна требуемой конусности обрабатываемого отверстия. В торце копира, расположенном у наибольшего диаметра, выполнена расточка, в которой закреплено направляющее устройство 18. Оно представляет собой два ряда роликов, установленных на осях в радиальных пазах корпуса направляющего устройства 18 и разнесенного по длине конуса на расстоянии, равном или превышающем два максимальных диаметра копира. Ролики направляющего устройства 18 контактируют с поверхностью отверстия в штанге 17 и имеют возможность катиться по этой поверхности. Направляющее устройство 18 имеет цилиндрический хвостовик, который взаимодействует с фиксатором 19. Фиксатор 19 содержит подпружиненные колодки, которые расположены в радиальных отверстиях штанги 17. Эти колодки, подпружиненные в радиальном направлении, взаимодействуют своими торцами, с одной стороны, с цилиндрической поверхностью хвостовика направляющего устройства 18, а с другой – с выступами или впадинами на внутренней поверхности кольца фиксатора 19, которое надето на наружную поверхность штанги 17, закреплено в осевом направлении и имеет возможность поворота вокруг оси штанги.
Радиальная подача хонинговальных брусков осуществляется специальным механизмом, который закреплен на специальном фундаменте в торцовой части горизонтально-хонинговального станка. Механизм состоит из ходового винта 2, гайки 5, тяги 4, опоры 6 и замка 7. Гайка 5 навинчена на ходовой винт 2. В расточке корпуса гайки 5 закреплен шарикоподшипник, на который посажена тяга 4. Тяга 4 представляет собой цилиндрический ступенчатый корпус, имеющий осевое отверстие. В этом отверстии расположен на промежуточных втулках кулачок замка 7. Замок 7 состоит из упомянутого выше кулачка и штифтов, расположенных в радиальных отверстиях корпуса тяги 4 и пожимаемых кольцевой пружиной к поверхности кулачка, установленного в расточке, сделанной в торце корпуса. Ку-
112
лачок имеет возможность поворота вокруг своей оси и зафиксирован в осевом направлении. Поворот кулачка осуществляется рукояткой 3. Ходовой винт 2 также закреплен в осевом направлении с возможностью вращения вокруг своей оси от рукоятки 1. Опора 6 закреплена на наружной поверхности тяги 4 и состоит из подшипника качения
снадетым на него цилиндрическим корпусом. Тяга 4 механизма радиальной подачи брусков расположена таким образом, что ее ось совпадает с осью обрабатываемого отверстия. Опора 6 расположена
снебольшим зазором в сквозном отверстии вертлюга 22. Обрабатываемая заготовка 24 закрепляется в кулачках 23 вертлюга 22 и поддерживается люнетом 25.
Перед началом процесса хонингования тяга 4 с замком 7
иопорой 6 вводится в отверстие вертлюга 22 и перемещается посредством вращения ходового винта 2 от рукоятки 1. Штифты замка 7 утапливают поворотом кулачка от рукоятки 2. Хонинговальная головка имеет копир 8, закрепленный в отверстии штанги 17 фиксатором 19. Хонинговальную головку вводят в отверстие заготовки 24
иперемещают до стыковки копира 8 с механизмом подачи. Стыковка производится следующим образом. Копир 8 перемещается вместе с хонинговальной головкой в отверстии заготовки до соприкосновения с тягой 4 и в этом положении стопорится. Тяга 4 с утопленными штифтами замка 7 вводится в отверстие копира 8 и вращением ходового винта 2 от рукоятки 1 перемещается в отверстии копира до упора. Вращением кулачка от рукоятки 2 штифты замка 7 выдвигаются до соприкосновения с поверхностью осевого отверстия копира 8, затем тягу 4 вращают вокруг своей оси до попадания штифтов 6 замка 7 в радиальные отверстия в корпусе копира 8. Поворотом кулачка штифты вводятся в эти отверстия и фиксируются в этом положении контргайкой. Поворотом фиксатора 19 вокруг своей оси производится раскрепление копира 8 в отверстии штанги 17. Вращением рукоятки 1 копир 8, скрепленный с тягой 4, выдвигается из штанги 17, в результате чего колодки 12 с хонинговальными брусками 11 перемещаются в радиальном направлении до поджатия к поверхности обрабатываемого отверстия. Включается
113
подача СОТС, заготовке сообщается вращение в направлении, противоположном направлению вращения хонинговальной головки.
Хонинговальной головке сообщается вращательное движение от шпинделя задней бабки и возвратно-поступательное движение вместе с задней бабкой вертлюжного горизонтально-хонинговаль- ного станка.
Во время возвратно-поступательного движения хонинговальной головки копир 8 остается неподвижен в осевом направлении, но вращается вместе с хонинговальной головкой в подшипниках гайки 5 и опоры 6. При этом происходит качение роликов 14 толкателей 13 по наружной поверхности копира 8 и роликов направляющего устройства 18 по поверхности отверстия в штанге 17. Радиальная подача хонинговальных брусков 11 производится путем периодического перемещения копира 8 в направлении вертлюга 22 рукояткой 1 механизма подачи.
Перебег хонинговальных брусков в процессе хонингования достигается за счет того, что заготовка 24 закреплена кулачками 23 вертлюга 22 таким образом, чтобы между торцовой поверхностью заготовки 24 и вертлюга 22 оставался зазор для выхода хонинговальных брусков.
После завершения процесса хонингования выключается вращение хонинговальной головки, обработанной детали и подача СОТС. Хонинговальная головка перемещается в крайнее положение, соответствующееминимальномудиаметру обработанногоотверстия.
Производится фиксация копира 8 в отверстии штанги 17 поворотом кольца фиксатора 19, при котором прижимные колодки взаимодействуют с выступами кольца и обжимают цилиндрический хвостовик копира 8.
Освобождают рукоятку 2 и поворотом кулачка выводят штифты замка 7 из радиальных отверстий в корпусе копира 8, тем самым разъединяя копир 8 от тяги 4.
Затем выводят хонинговальную головку и копир 8, закрепленный в отверстии штанги 17, из отверстия детали. Раздвигают кулачки 23 вертлюга 22, выводят тягу 4 из обработанного отверстия и снимают деталь со станка.
114
Для настройки хонинговальной головки на исходный размер при обработке последующей заготовки служит гайка 9, которая своим торцом упирается в торцы толкателей 13 и при вращении перемещает толкатели 13 в осевом направлении.
Толкатели 13 взаимодействую своими скошенными поверхностями с колодками 12, лишенными возможности осевого перемещения в пазах, перемещают их в радиальном направлении, выдвигая их из корпуса хонинговальной головки на требуемый размер.
Висходное положение толкатели 13 возвращаются пружиной 15 при вращении гайки 9 в противоположном направлении.
После настройки хонинговальных брусков 11 на требуемый размер гайка 9 стопорится контргайкой.
Опора 6, состоящая из подшипника качения, закрепленного
вкорпусе, имеющем диаметр на 2–3 мм меньше диаметра вертлюга22, служит как для центровки тяги 4 в отверстии, так и для разгрузки хонинговальных брусковотвеса хонинговальной головки икопира8.
Производственные испытания установки для хонингования глубоких сквозных конусных отверстий проводились на одном из машиностроительных заводов на деталях серийных изделий (протяженность отверстия 5800 мм, максимальный диаметр отверстия 345 мм) из стали 38ХНМФА на вертлюжном горизонтальнохонинговальном станке фирмы Plager.
Вкачестве СОТС использовали смесь керосина (85 %), масла индустриального И-20А (12 %) и олеиновой кислоты (3 %).
Вкачестве инструмента применяли однорядную хонинговальную головку с колодками крупнозернистых хонинговальных брусков АБХ 125×12×3×6–АСВ 160/125–100 % – МС1 для предварительной обработки и колодками мелкозернистых брусков АБХ 200×12×3×6 – АСЧ 100/80 – 100 % – В2 – 04 для чистовой обработки.
Хонингование глубокого сквозного конического отверстия производили при встречном направлении вращения хонинговальной головки и детали на следующих режимах:
окружная скорость на периферии хонинговальных брусков...........................................................................0,8–1,0 м/с;
115
окружная скорость поверхности отверстия |
|
заготовки........................................................................ |
2,0–2,5 м/с; |
скорость возвратно-поступательного перемещения |
|
хонинговальной головки .............................................. |
0,2–0,3 м/с; |
радиальная подача хонинговальных |
(5–10)10–6 м/дв.ход. |
брусков............................................................ |
|
После предварительной обработки стабильно получали отверстие точностью 7-го квалитета (овальность не превышала 0,005 мм) и шероховатостью поверхности Ra 1,25 мкм.
После чистовой обработки точность отверстия соответствовала 6-му квалитету (овальность не превышала 0,003 мм) и шероховатость поверхности Ra 0,3 мкм.
Поименованное выше устройство (установка) для хонингования глубоких конических отверстий крупногабаритных заготовок может быть применена на отечественных и зарубежных вертлюжных горизонтально-хонинговальных станках. При этом производительность обработки повышается от 15 до 25 % при достижении регламентированных конструкторской документацией точности, формы и шероховатости поверхности отверстия.
Установка для хонингования глубоких сквозных осевых конусных отверстий протяженностью более 1500 мм и диаметром до 350 мм в крупногабаритных деталях была рекомендована для внедрения при хонинговании на вертлюжных горизонтально-хонинго- вальных станках и успешно применяется на трех крупных машиностроительных заводах.
4.3. Хонингование ступенчатых конусных отверстий
Некоторые изделия машиностроения имеют детали с отверстиями, в которых не одна, а несколько конусных поверхностей.
В отверстиях таких деталей конусные поверхности расположены с возможностью доступа к ним хонинговальной головки, движения хонинговальных брусков вдоль направляющих конусных поверхностей и их перебега за обрабатываемую конусную поверхность. Один из вариантов конструкции отверстия с несколькими конусными поверхностями представлен на рис. 4.6.
116
Если протяженность конусных поверхностей не превышает длины хонинговальных брусков, выпускаемых промышленностью, то конусные поверхности в таком отверстии в зависимости от размеров детали можно хонинговать последовательно каждый конус на вертикально-хонинговальном или горизонтально-хонинговальном станке хонинговальной головкой, конструкция которой приведена на рис. 4.2 в п. 4.1.
Последовательное хонингование каждого из конусов приводит к тому, что необходимо иметь большое количество хонинговальных головок (для каждого типоразмера конуса необходима своя хонинговальная головка). Кроме того, последовательное хонингование каждой из конусных поверхностей приводит к существенному увеличению времени хонингования. Естественно, что такой способ хонингования никого не устраивает. Поэтому при обработке таких отверстий с несколькими конусными поверхностями на предприятиях применяют не хонингование, а притирку (доводку) или тонкое растачивание.
Изделия машиностроения также могут содержать детали с отверстиями, в которых отдельные конусные поверхности соединяются между собой, образуя один непрерывный сложный профиль конусного отверстия.
В таких отверстиях между конусными поверхностями с разными углами конусности не существует ни канавок, ни цилиндрических поверхностей, ни каких-либо других элементов.
Отсутствие таких элементов влечет за собой невозможность осуществления движения хонинговальных брусков вдоль направляющих конусных поверхностей с их частичным выходом (перебегом) за обрабатываемую конусную поверхность.
Один из вариантов конструкции такого отверстия представлен на рис. 4.7.
117
Рис. 4.7. Отверстие с несколькими конусными поверхностями
Хонингование конусной поверхности с большим углом конусности, соединяемой с конусной поверхностью, имеющей меньший угол конусности, и, наоборот, хонингование конусной поверхности с малым углом конусности, соединяемой с конусной поверхностью, имеющей больший угол конусности, невозможно осуществить с применением хонинговальной головки, приведенной на рис. 4.2. Это возникает из-за того, что хонинговальные бруски, совершающие возвратно-поступательные движения вдоль направляющей конусной поверхности и корпуса хонинговальной головки, не имеют возможности выхода (перебега) за пределы обрабатываемой поверхности.
В связи с этим была разработана конструкция хонинговальной головки, хонинговальные бруски которой не имеют возвратнопоступательного перемещения относительно корпуса вдоль оси хонинговальной головки. Продольный разрез хонинговальной головки такой конструкции приведен на рис. 4.8, а, а поперечный разрез – на рис. 4.8, б.
Хонинговальная головка является многорядной. Количество рядов хонинговальных брусков зависит от количества соединений конусных поверхностей с различными углами конусности, т.е. каждому такому сочетанию соответствует свой ряд хонинговальных брусков.
Хонинговальные бруски в каждом ряду устанавливают в строгом соответствии с углами конусных поверхностей, регламентированными чертежом детали.
Расстояние между рядами хонинговальных брусков хонинговальной головки выполняют в соответствии с чертежом детали.
118
а
б
Рис. 4.8. Продольный (а) и поперечный (б) разрез хонинговальной головки для обработки отверстия с несколькими конусными поверхностями
Раздвижение и схождение колодок с хонинговальными брусками обеспечивается разжимными конусами штока, расположенного внутри корпуса хонинговальной головки, а рабочее давление хонинговальных брусков на обрабатываемые поверхности осуществляется с помощью тарированных пружин.
В зависимости от габаритов детали обработку хонинговальной головкой описываемой конструкции можно осуществлять на верти- кально-хонинговальных или горизонтально-хонинговальных станках с выключенным механизмом возвратно-поступательного движения инструмента, закрепленного на шпинделе станка, жестко взаимодействующего со шпинделем станка посредством двухшарнирного соединения.
Деталь устанавливали и закрепляли на станке, например вер- тикально-хонинговальном станке мод. 3К82У, при двухшарнирном
119
соединении хонинговальной головки со шпинделем станка или устанавливали в плавающем приспособлении при жестком закреплении хонинговальной головки в шпинделе станка.
Хонинговальную головку вводили в отверстие на заданную глубину. Колодки с хонинговальными брусками раздвигали до касания с обрабатываемыми поверхностями.
После этого включали подачу СОТС на основе керосиномасляной смеси и вращение хонинговальной головки (скорость резания от 0,5 до 1,5 м/с).
Дозированной подачей штока с конусами раздвигали колодки с хонинговальными брусками, обеспечивая тарированными пружинами требуемое давление (плавно изменяли от 3 МПа в начале обработки до 0,3 МПа в конце обработки) хонинговальных брусков на обрабатываемые поверхности.
После некоторого времени хонингования, определенного экспериментально на этапе отработки режимов хонингования, последовательно выключали вращение инструмента, сводили колодки с хонинговальными брусками, выключали подачу СОТС и выводили хонинговальную головку из обработанного отверстия.
Хонингованием конусных поверхностей образцов из стали 38ХН2МЮА хонинговальной головкой с хонинговальными брусками различных характеристик было установлено, что при работе такой хонинговальной головкой возникает ярко выраженный эффект затухания.
В связи с тем что режущие зерна хонинговальных брусков совершают движение по повторяемой траектории, резко снижается производительность обработки. Кроме того, на обработанных конусных поверхностях отсутствует характерная для процесса хонингования сетка рисок.
Выявленные недостатки процесса обработки конусных поверхностей хонинговальной головкой вышеописанной конструкции не позволили рекомендовать эту конструкцию хонинговальной головки для использования в серийном производстве.
120