RU2008175C1 - Hole honing device - Google Patents

Abstract

FIELD: machining. SUBSTANCE: device has a body, a spring acting on abrasive rods through an unclamping cone and is mounted in a mandrel with a shank on the spindle of a numerically-controlled machine. The spindle has a mandrel clamping spring and a mandrel unclamping unit with mandrel condition control transducers: "clamped" - "unclamped". The hone has a movable link located in a mandrel axial bore, the link provides automatic rod compression and is axially spring-loaded relative to the mandrel. One end of the link is rigidly connected to the shank, and the second end is engageable with the end of the unclamping cone. The mandrel unclamping unit additionally has a rod compression control transducer. The force of the spring which acts on the movable link must be by a factor of 3-4 larger than that of the spring acting on the unclamping cone of the hone. EFFECT: improved structure. 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к инструментам для финишной обработки точных отверстий. The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to tools for finishing precision holes.

Известно устройство для хонингования отверстий с ручным пружинным приводом, перемещения абразивных брусков, содержащее корпус, пружину, воздействующую через разжимной конус на абразивные бруски. A device for honing holes with a manual spring drive, moving abrasive blocks, comprising a housing, a spring acting through an expanding cone on the abrasive bars is known.

Недостатком этого устройства является необходимость в начале и по окончании цикла хонингования вручную сжимать бруски. Это требует постоянного присутствия оператора и резко снижает производительность обработки. The disadvantage of this device is the need to start and at the end of the honing cycle to manually squeeze the bars. This requires the constant presence of the operator and dramatically reduces processing productivity.

Известны хонинговальные станки с ЧПУ, которые обладают большими возможностями по гибкому программированию цикла движения хона и перемещения брусков, однако эти станки сложны в эксплуатации. Known honing machines with CNC, which have great potential for flexible programming of the cycle of movement of the hon and the movement of the bars, however, these machines are difficult to operate.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей станков с ЧПУ, позволяющие производить хонингование на этих станках, повышающее конечную точность и чистоту поверхности в отверстиях обрабатываемых изделий. The aim of the invention is to expand the technological capabilities of CNC machines, allowing honing on these machines, increasing the final accuracy and surface cleanliness in the holes of the processed products.

Это достигается тем, что известный хон, содержащий корпус, пружину, воздействующую через разжимной конус на абразивные или алмазные бруски, устанавливается в оправке с хвостовиком в шпиндель станка с ЧПУ, имеющем пружину зажима оправки, узел отжима оправки с датчиками контроля состояний оправки: "Зажато" - "Отжато". This is achieved by the fact that a well-known hon containing a housing, a spring acting through an expanding cone on abrasive or diamond bars is installed in a mandrel with a shank in the CNC machine spindle having a mandrel clamp spring, the mandrel extraction unit with mandrel status sensors: "-" Depressed. "

Чтобы осуществить автоматическое сжатие брусков, в конструкцию хона введена подвижная тяга, расположенная в осевой расточке оправки, подпружиненная относительно нее в осевом направлении, одним концом жестко соединенная с хвостовиком, а другим имеющая возможность контактирования с торцом разжимного конуса. Кроме того, узел разжима оправки дополнительно снабжен датчиком контроля сжатия брусков. To carry out automatic squeezing of the bars, a movable rod is introduced into the hone structure, located in the axial bore of the mandrel, spring-loaded relative to it in the axial direction, rigidly connected at one end to the shank, and the other having the ability to contact the end of the expanding cone. In addition, the mandrel expanding unit is additionally equipped with a bar compression control sensor.

Необходимым условием работы данного устройства является выбор правильного соотношения усилия пружин: усилие пружины, воздействующей на подвижную тягу, должно быть больше в 3-4 раза усилия пружины, воздействующей на разжимной конус хона. A necessary condition for the operation of this device is the selection of the correct ratio of the force of the springs: the force of the spring acting on the movable rod should be 3-4 times greater than the force of the spring acting on the expanding cone of the hone.

На фиг. 1 показан хон, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема узла отжима оправки и схема расположения датчиков контроля состояний оправки и хона; на фиг. 4 - логическая схема алгоритма работы устройства для хонингования отверстий в составе станка с ЧПУ. In FIG. 1 shows a hon, longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a diagram of the assembly of the spin of the mandrel and the arrangement of sensors for monitoring the status of the mandrel and hone; in FIG. 4 is a logic diagram of the operation of a device for honing holes in a CNC machine.

Устройство для хонингования содержит оправку 1, к которой посредством штифта 2 прикреплен корпус 3 хона, где в радиальных пазах установлены колодки 4 с наклепочными абразивными или алмазными брусками 5. Кольцевые пружины 6 постоянно прижимают колодки 4 к разжимному конусу 7, который своим резьбовым участком жестко соединен со стержнем 8. Второй конец стержня 8 посредством штифта 9 жестко соединен с направляющей втулкой 10. The honing device comprises a mandrel 1, to which, by means of a pin 2, a hone body 3 is attached, where pads 4 with riveted abrasive or diamond blocks 5 are mounted in radial grooves. The annular springs 6 constantly press the pads 4 against the expanding cone 7, which is rigidly connected with its threaded section with the rod 8. The second end of the rod 8 by means of a pin 9 is rigidly connected to the guide sleeve 10.

Для настройки рабочего удельного давления при хонинговании служит система, состоящая из пружины 11, воздействующей через втулку 10, штифт 9, стержень 8 на разжимной конус 7. Вторым концом пружина опирается на штифт 12, жестко связанный с резьбовой втулкой 13, перемещаемой на осевом направлении гайкой 14, которая зафиксирована от осевого перемещения шариками 15, установленными в кольцевой беговой дорожке оправки 1 и зажатыми винтом 16. To adjust the working specific pressure during honing, a system consisting of a spring 11 acting through a sleeve 10, a pin 9, a rod 8 on an expanding cone 7. The second end of the spring rests on a pin 12, rigidly connected with a threaded sleeve 13, axially moved by a nut 14, which is fixed from axial movement by balls 15 installed in the annular treadmill of the mandrel 1 and clamped by a screw 16.

От самопроизвольного проворота гайку 14 предохраняет шарик 17, последовательно располагаемый в лунках оправки 1 и прижимаемый в них посредством пружины 18 и винта 19. Сигнал на окончание хонингования дает датчик 20, взаимодействующий с падающим калибром 21. Датчик 20 установлен на кронштейне 22, закрепленном на корпусе зажимного приспособления. The nut 17 is prevented from spontaneous rotation by the ball 17 sequentially located in the holes of the mandrel 1 and pressed into them by means of the spring 18 and screw 19. The signal for the end of the honing is given by the sensor 20, which interacts with the falling gauge 21. The sensor 20 is mounted on an arm 22 mounted on the housing clamping device.

В осевой расточке оправки 1 установлена подвижная тяга 23, жестко соединенная с хвостовиком 24, а между уступом расточки и кольцевым выступом подвижной тяги расположена пружина 25. In the axial bore of the mandrel 1, a movable rod 23 is mounted rigidly connected to the shank 24, and a spring 25 is located between the ledge of the bore and the annular protrusion of the movable rod.

Узел отжима оправки (фиг. 3) содержит электродвигатель 26, червяк 27, червячное колесо 28, вал 29, на котором размещен эксцентрик 30, воздействующий через ролик 31 на шток 32. С валом 29 связан также кулачок 33, взаимодействующий с датчиками 34, 35 и 36. The mandrel extraction unit (Fig. 3) contains an electric motor 26, a worm 27, a worm wheel 28, a shaft 29 on which an eccentric 30 is placed, acting through the roller 31 on the rod 32. A cam 33 is also connected to the shaft 29, which interacts with the sensors 34, 35 and 36.

Шток 32 через упорный шарикоподшипник 37 воздействует на тягу 38, расположенную в центральном отверстии шпинделя 39. Соосно с тягой 38 установлена пружина 40 зажима оправки, которая упирается в уступ шпинделя и заневолена гайками 41, навернутыми на тягу 38. На конце тяги имеется осевое отверстие, в котором располагается хвостовик 24, контактирующие своей канавкой с шариками 42, расположенными в радиальных отверстиях тяги 38. Шарики 42 перемещаются относительно направляющей втулки 43 за счет фасок, выполненных под углом 45^о на нижнем торце данной втулки.The rod 32 through the thrust ball bearing 37 acts on the thrust 38 located in the Central hole of the spindle 39. Coaxially with the thrust 38 has a mandrel clamp spring 40, which abuts the spindle ledge and is laden with nuts 41 screwed onto the thrust 38. There is an axial hole at the end of the thrust, in which there is a shank 24 in contact with its groove with balls 42 located in the radial holes of the rod 38. The balls 42 are moved relative to the guide sleeve 43 due to chamfers made at an angle of 45 ^about at the lower end of this sleeve .

Характеристики пружин 11 и 25 выбраны таким образом, что усилие пружины 25 должно быть больше в 3-4 раза усилия пружины 11, а усилие пружины 40 зажима оправки должно быть в 12-15 раз больше усилия пружины 25. The characteristics of the springs 11 and 25 are selected so that the force of the spring 25 should be 3-4 times greater than the force of the spring 11, and the force of the spring 40 of the mandrel clamp should be 12-15 times more than the force of the spring 25.

Описание работы хонинговального устройства начнем с момента, когда хон в сборе с оправкой 1 установлен с магазине станка с ЧПУ. По команде гнездо магазина с хоном устанавливается соосно со шпинделем станка, после чего шпиндельная бабка перемещается вниз. В этот момент эксцентрик 30 через ролик 31 и связанный с ним шток 32 отжимает тягу 38 вниз, при этом шарики 42 находятся вне направляющей втулки 43, поэтому хвостовик 24 свободно проходит в осевое отверстие тяги 35 (см. фиг. 3б). Кулачок 33 воздействует в этот момент на датчик 35. Как только хвостовик 24 займет требуемое положение в шпинделе станка, электродвигатель 26 через червяк 27 и червячное колесо 28 повернет эксцентрик 30 и выведет его из контакта со штоком 32. Тяга 38 под действием пружины 40 переместится вверх, при этом шарики 42 войдут в направляющую втулку 43 и заклинят хвостовик 24 - зажим оправки с инструментом произведен. В этот момент задействован датчик 34. We begin the description of the operation of the honing device from the moment when the complete assembly with mandrel 1 is installed from the shop of the CNC machine. On command, the magazine’s nest with the hone is installed coaxially with the machine spindle, after which the headstock moves down. At this point, the eccentric 30 through the roller 31 and the associated rod 32 pushes the rod 38 down, while the balls 42 are outside the guide sleeve 43, so the shank 24 freely passes into the axial hole of the rod 35 (see Fig. 3b). The cam 33 acts at this moment on the sensor 35. As soon as the shank 24 has reached the desired position in the machine spindle, the electric motor 26 through the worm 27 and the worm wheel 28 will turn the eccentric 30 and bring it out of contact with the rod 32. The rod 38 will move upward by the action of the spring 40 , while the balls 42 will enter into the guide sleeve 43 and jam the shank 24 - clamp mandrel with the tool produced. At this point, the sensor 34 is activated.

В данном положении подвижная тяга 23 расположена в крайнем верхнем положении, пружина 25 максимально сжата, стержень 8 с разжимным конусом 7 под действием пружины 11 также находится в крайнем верхнем положении и бруски разжаты, диаметр хона максимален. In this position, the movable rod 23 is located in the highest position, the spring 25 is compressed as much as possible, the shaft 8 with the expanding cone 7 under the action of the spring 11 is also in the highest position and the bars are unclenched, the hone diameter is maximum.

Чтобы сжать бруски до диаметра, меньшего диаметра отверстия в заготовке, сообщается вращение электродвигателю 26 до момента воздействия кулачка 33 на датчик 36. В этом положении оправка 1 остается зажатой в шпинделе станка пружиной 40, так как при таком осевом перемещении тяги 38 шарики 42 остаются в направляющей втулке 43 и заклинивание хвостовика 24 сохраняется за счет действия пружины 25. In order to compress the bars to a diameter smaller than the diameter of the hole in the workpiece, rotation of the electric motor 26 is reported until the cam 33 acts on the sensor 36. In this position, the mandrel 1 remains clamped in the machine spindle by the spring 40, since with this axial movement of the rod 38, the balls 42 remain in guide sleeve 43 and jamming of the shank 24 is maintained due to the action of the spring 25.

Подвижная тяга 23 переместится вниз на определенное расстояние, например половину общего хода хвостовика, и заставит переместится вместе с ней разжимной конус 7 благодаря тому, что усилие пружины 25 выбрано в 3-4 раза больше усилия пружины 11. Бруски сожмутся и по программе хон со сжатыми брусками перемещается в обрабатываемое отверстие. Когда бруски полностью войдут в отверстие, дается команда снова на зажим оправки, в результате реверсирования электродвигателя 26 кулачок 33 займет положение напротив датчика 34, при этом тяги 38 и 23 поднимутся, стержень 8 с разжимным конусом 7 пружины 11 также переместится вверх, разжав бруски до соприкосновения с обрабатываемым отверстием. Хону сообщается вращение и возвратно-поступательное движение, абразивные или алмазные бруски начинают производить съем металла. Обработка отверстия заканчивается в момент, когда падающий калибр 21 включит датчик 20, при этом подается команда на сжатие брусков и возврат хона в исходное положение. Последующие действия происходят по описанной процедуре в обратной последовательности. The movable rod 23 will move down a certain distance, for example, half the total stroke of the shank, and will make the expanding cone 7 move with it due to the fact that the force of the spring 25 is selected 3-4 times more than the force of the spring 11. The bars will be compressed and according to the hon program bars moves into the hole to be machined. When the bars fully enter the hole, the command is given again to clamp the mandrel, as a result of the reversal of the electric motor 26, the cam 33 will take a position opposite the sensor 34, while the rods 38 and 23 will rise, the rod 8 with the expanding cone 7 of the spring 11 will also move upward, expanding the bars to contact with the hole being machined. Hon is informed of rotation and reciprocating motion; abrasive or diamond bars begin to remove the metal. The hole processing ends at the moment when the falling gauge 21 turns on the sensor 20, and a command is given to compress the bars and return the hone to its original position. Subsequent actions occur according to the described procedure in the reverse order.

На фиг. 4 изображена логическая схема алгоритма работы предложенного устройства в составе станка с ЧПУ, оснащенного инструментальным магазином поворотного типа. Операторы схемы имеют следующее функциональное значение:
1; 27 - соответственно начало и конец алгоритма;
2 - проверка условий: шпиндельная бабка в верхнем исходном положении; шпиндель сориентирован; в шпинделе нет оправки с хоном; механизм разжима в положении "Разжато" (SQ2 = 1); нажата кнопка "Пуск цикла";
3 - установить гнездо магазина с хоном соосно со шпинделем станка;
4 - проверка - магазин под шпинделем;
5 - переместить шпиндельную бабку в зону смены инструмента; зажать оправку с хоном (включение двигателя 26 (фиг. 3а) на вращение по часовой стрелке);
6 - проверка - оправка с хоном зажаты;
7 - отключить двигатель 26; отвести магазин из под шпинделя;
8 - проверка - магазин отведен;
9 - включение двигателя 26 на вращение по часовой стрелке;
10 - проверка - хонбруски сжаты (SQ3 = 1);
11 - отключение двигателя 26; ввод хона в отверстие и включение охлаждения;
12 - проверка - хон в нижней части отверстия;
13 - включить: вращение и возвратно-поступательное движение хона и двигатель 26 на вращение против часовой стрелки;
14 - проверка - оправка с хоном зажата (SQ1 = 1);
15 - отключить двигатель 26;
16 - проверка - датчик 20 (фиг. 1) сработал (пробка-калибр);
17 - включить двигатель 26 на вращение по часовой стрелке (сжатие хонбрусков), отключить вращение и возвратно-поступательное движение хона;
18 - проверка сжатия хонбрусков (SQ3 = 1);
19 - отключить двигатель 26 и охлаждение; вывести шпиндельную бабку в верхнее положение;
20 - проверка - шпиндель в верхнем положении;
21 - подвести магазин под шпиндель;
22 - проверка - магазин под шпинделем;
23 - включить двигатель 26 на разжим инструмента;
24 - проверка - инструмент разжат (SQ2 = 1);
25 - отключить двигатель 26; отвести шпиндельную бабку в верхнее положение; отвести магазин из под шпинделя;
26 - проверка - магазин отведен.In FIG. 4 shows a logical diagram of the algorithm of the proposed device as part of a CNC machine equipped with a tool magazine rotary type. Schema operators have the following functional meaning:
1; 27 - respectively, the beginning and end of the algorithm;
2 - verification of conditions: headstock in the upper initial position; the spindle is oriented; there is no mandrel with hon in the spindle; expanding mechanism in the "Unclenched" position (SQ2 = 1); the Start Cycle button is pressed;
3 - install the magazine nest with hon coaxially with the machine spindle;
4 - check - the store is under the spindle;
5 - move the headstock to the tool change zone; clamp the mandrel with hone (turning on the engine 26 (Fig. 3a) clockwise rotation);
6 - check - mandrel with hone clamped;
7 - turn off the engine 26; take the magazine out from under the spindle;
8 - check - the store is allotted;
9 - turning on the engine 26 for rotation clockwise;
10 - check - honbrus are compressed (SQ3 = 1);
11 - engine shutdown 26; introducing hone into the hole and turning on cooling;
12 - check - hon at the bottom of the hole;
13 - turn on: rotation and reciprocating movement of the hone and engine 26 to rotate counterclockwise;
14 - check - the mandrel with hone is clamped (SQ1 = 1);
15 - turn off the engine 26;
16 - check - the sensor 20 (Fig. 1) worked (tube-gauge);
17 - turn on the engine 26 for clockwise rotation (compression of the honbrus), disable the rotation and reciprocation of the hone;
18 — check of honbrus compression (SQ3 = 1);
19 - turn off the engine 26 and cooling; bring the spindle head to the upper position;
20 - check - spindle in the upper position;
21 - bring the magazine under the spindle;
22 - check - shop under the spindle;
23 - turn on the engine 26 to expand the tool;
24 - check - the tool is unclenched (SQ2 = 1);
25 - turn off the engine 26; take the headstock to the upper position; take the magazine out from under the spindle;
26 - check - the store is allotted.

Рассмотрим цикл хонингования по фиг. 4. В операторе 1 (в дальнейшем номера операторов оказываются в скобках) проверяются условия пуска цикла хонингования. При выполнении этих условий последовательно выполняются следующие команды:
- подвод магазина под шпиндель (3; 4); перемещение шпинделя в зону смены инструмента, зажим оправки с хоном (5; 6); отключение двигателя 26 и отвод магазина (7; 8).Consider the honing cycle of FIG. 4. In operator 1 (hereinafter, the operator numbers appear in parentheses), the conditions for starting the honing cycle are checked. When these conditions are met, the following commands are executed sequentially:
- supply store under the spindle (3; 4); moving the spindle to the tool change zone, clamping the mandrel with a hone (5; 6); engine shutdown 26 and magazine outlet (7; 8).

Затем снова включается электродвигатель 26 на вращение по часовой стрелке (9; 10). При срабатывании путевого датчика контроля сжатия хонбрусков (SQ3 = 1) отключается двигатель 26, хон со сжатыми брусками вводится в отверстие и включается охлаждение (11; 12). В нижнем положении хона включается вращение и возвратно-поступательное движение хона, а также двигатель 26 на вращение против часовой стрелки (13). При срабатывании SQ1 отключается двигатель 26 (14; 15). Происходит хонингование отверстия при зажатом инструменте и разжатых брусках. Then, the motor 26 is turned on again in a clockwise rotation (9; 10). When the trip sensor for monitoring the compression of the honing bars (SQ3 = 1) is triggered, the engine 26 is turned off, the hon with compressed bars is inserted into the hole and cooling is turned on (11; 12). In the lower position of the hone, the rotation and the reciprocating movement of the hone are turned on, as well as the engine 26 rotates counterclockwise (13). When SQ1 is activated, engine 26 (14; 15) is turned off. The hole is honed when the tool is clamped and the bars are open.

В момент достижения требуемого размера срабатывает датчик 20 (фиг. 1) пробки-калибра (16), что вызывает включение двигателя 26 на вращение по часовой стрелке и отключение вращения и возвратно-поступательного движения хона (17). После сжатия брусков (18) отключается двигатель 26, охлаждение и шпиндельная бабка с хоном выводится из детали в верхнее положение (19; 20). Цикл обработки детали заканчивается подводом магазина под шпиндель, включением двигателя 26 на вращение по часовой стрелке (разжим оправки с хоном) (21; 22; 23), отключением двигателя 26, перемещением шпиндельной бабки в верхнее исходное положение и отводом магазина из под шпинделя (24-27). When the desired size is reached, the sensor 20 (Fig. 1) of the plug gauge (16) is triggered, which causes the engine 26 to turn on clockwise rotation and turn off the rotation and reciprocating movement of the hone (17). After squeezing the bars (18), the engine 26 is turned off, cooling and the headstock with hone are removed from the part to the upper position (19; 20). The part processing cycle ends with the magazine entering under the spindle, turning on the engine 26 clockwise (releasing the mandrel with hon) (21; 22; 23), turning off the engine 26, moving the headstock to its upper initial position and removing the magazine from under the spindle (24 -27).

П р и м е р. Производили обработку отверстия диаметром 32 мм во втулках насоса-дозатора, материал втулки - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-71, цементированные и термообработанные до HRC 59-63. Хон оснащен четырьмя брусками характеристики АС15315/260 100 М1. До хонингования отверстие имело нецилиндричность, требуемую после хонингования. Обработку пpоизводили на станке с ЧПУ модели СС2В05ПМФ4, Стерлитамакского станкозавода. Режимы обработки: Обработали 50 деталей, после хонингования стабильно получали требуемую цилиндричность. Такую точность на станках с ЧПУ подобного типа не удавалось получить. (56) Куликов С. И. и др. Хонингование. М. : Машиностроение, 1973, с. 83.  PRI me R. The holes were machined with a diameter of 32 mm in the sleeves of the metering pump, the material of the sleeve was 18KhGT GOST 4543-71 steel, cemented and heat-treated to HRC 59-63. The hon is equipped with four bars of the AC15315 / 260 100 M1 characteristic. Prior to honing, the hole had the non-cylindricality required after honing. Processing was performed on a CNC machine model SS2V05PMF4, Sterlitamaksky machine tool plant. Processing modes: Processed 50 parts; after honing, the required cylindricity was stably obtained. Such accuracy could not be obtained on CNC machines of this type. (56) Kulikov S.I. et al. Honing. M.: Mechanical Engineering, 1973, p. 83.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХОНИНГОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ, в корпусе хона которого, связанного посредством оправки с хвостовиком со шпинделем, расположен разжимной конус, установленный с возможностью взаимодействия посредством пружины с абразивными брусками, отличающееся тем, что внутри оправки выполнена осевая расточка, а устройство снабжено узлом отжима оправки с датчиками контроля состояния оправки и сжатия брусков, пружиной зажима оправки в шпинделе станка, а также одним концом жестко связанной с хвостовиком тягой, подвижно расположенной в указанной расточке оправки и подпружиненной относительно последней в осевом направлении, причем тяга установлена с возможностью взаимодействия свободным концом с торцом разжимного конуса, а усилие пружины, установленной с возможностью взаимодействия с подвижной тягой, выбрано большим усилия пружины, установленной с возможностью взаимодействия с разжимным конусом.  DEVICE FOR HOLING HOUSES, in the hone of which, connected by a mandrel with a shank with a spindle, there is a expanding cone, installed with the possibility of interaction by means of a spring with abrasive bars, characterized in that an axial bore is made inside the mandrel, and the device is equipped with a mandrel extraction unit with sensors monitoring the condition of the mandrel and compression of the bars, the mandrel clamp spring in the machine spindle, as well as one end of a rod rigidly connected to the shank, movably located in the specified the bore of the mandrel and spring-loaded relative to the latter in the axial direction, the thrust is set to engage the free end with an end face of the expander cone and the force of the spring mounted to cooperate with a movable rod, the spring force is chosen large, installed with the possibility of interaction with the expansion cone.

Images