RU225833U1 - Сборная протяжка - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области обработки материалов резанием, а именно к сборному режущему инструменту и может быть использована при протягивании и прошивке отверстий различной формы. Сборная протяжка состоит из оправки, на центрирующем стержне которой установлены в технологической последовательности отдельные режущие элементы, поджимаемые посредством прижимного элемента к жесткому упору заднего хвостовика оправки. Профиль центрирующего стержня выполнен четырехгранным путем фрезерования лысок на его цилиндрической поверхности. Величина цилиндрических поверхностей центрирующего стержня составляет треть от его исходной окружности, а задний хвостовик выполнен с лыской для определения положения протяжки в инструментальной оснастке. Первый режущий элемент имеет размер, равный исходному диаметру обрабатываемого отверстия для направления прошивки по обрабатываемому отверстию. Прижимной элемент выполнен в виде цилиндрической ступени переднего хвостовика в едином исполнении с оправкой. Лыски на цилиндрической поверхности центрирующего стержня имеют радиальные выступы. Режущие элементы имеют со стороны обоих торцов в ответном отверстии под центрирующий стержень радиальные пазы, ответные радиальным выступам центрирующего стержня и имеющие в сечении половину профиля радиальных выступов. Оправка изготовлена из материала с эффектом памяти формы. Обеспечивается повышение надежности и точности фиксации режущих элементов на стержне. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области обработки материалов резанием, а именно к сборному режущему инструменту и может быть использована при протягивании и прошивке отверстий различной формы.

Аналогом полезной модели является сборная протяжка (пат. на изобретение №2152852, опубл. 20.07.2000 г.), содержащая корпус, втулку с переходной конусной и передней направляющей частями и закрепленные секции зубьев, при этом на втулке выполнены крепежная часть и шлиц под ключ, расположенный внутри втулки.

Недостатком данного патента является низкая жесткость резьбового соединения (наличие люфтов и приработки профиля резьбы) при сопряжении и фиксация гайки на резьбовом хвостовике стержня, обеспечивающих фиксацию режущих элементов, наличие межсекционных (между режущими элементов) зазоров, люфтов, а также накопление пластической деформации с образованием зазоров между режущими элементами и появление люфтов при работе, что отражается на производительности протяжки и на точности (форме, чистоте поверхности, классе точности) получаемой при обработке поверхности внутреннего отверстия. Также резьба является концентратором напряжений, снижающих прочность деталей корпуса и втулки в местах впадин у профиля резьбы, уменьшающих усталостную стойкость корпуса и втулки при многоцикловой и малоцикловой работе, а также снижающих стойкость к динамическим видам нагружения, которые соответствуют условиям работы протяжки при обработке внутренних отверстий изделий. Неплотное прилегание секций зубьев между собой по поверхностям сопряжения из-за наличия допуска на плоскостность поверхностей сопряжений является причиной искривления при позиционировании и неплотном прилегании, что отражается на производительности протяжки и на точности (форме, чистоте поверхности, классе точности) получаемой при обработке поверхности внутреннего отверстия.

Прототипом полезной модели является сборная прошивка с центрированием режущих элементов на оправке (пат. на полезную модель №159235, опубл. 10.02.2016 бюл. №4), содержащей центрирующий стержень, с установленными на нём в технологической последовательности отдельных режущих элементов, поджимаемых посредством прижимного элемента к жесткому упору заднего хвостовика при навинчивании его на резьбовую часть переднего хвостовика, при этом профиль центрирующего стержня выполнен четырехгранным, полученным посредством фрезерования лысок на его цилиндрической поверхности, при этом величина цилиндрических поверхностей центрирующего стержня составляет не менее трети от его исходной окружности, а задний хвостовик выполнен с лыской для определения положения прошивки в инструментальной оправке, при этом прижимной элемент переднего хвостовика выполнен в виде гайки, предназначенной для стягивания в технологической последовательности режущих элементов на центрирующем стержне оправки, а задний хвостовик имеет шестигранную поверхность под гаечный ключ для стягивании гайкой режущих элементов, при этом первый режущий элемент имеет размер, равный исходному диаметру обрабатываемого отверстия для направления прошивки по обрабатываемому отверстию.

Недостатком данного патента является низкая жесткость резьбового соединения (наличие люфтов и приработки профиля резьбы) при сопряжении и фиксация гайки на резьбовом хвостовике стержня, обеспечивающих фиксацию режущих элементов, наличие межсекционных (между режущими элементов) зазоров, люфтов, а также накопление пластической деформации с образованием зазоров между режущими элементами и появление люфтов при работе, что отражается на производительности протяжки и на точности (форме, чистоте поверхности, классе точности) получаемой при обработке поверхности внутреннего отверстия. Также резьба является концентратором напряжений, снижающих прочность деталей корпуса и втулки в местах впадин у профиля резьбы, уменьшающих усталостную стойкость корпуса и втулки при многоцикловой и малоцикловой работе, а также снижающих стойкость к динамическим видам нагружения, которые соответствуют условиям работы протяжки при обработке внутренних отверстий изделий. Неплотное прилегание секций зубьев между собой по поверхностям сопряжения из-за наличия допуска на плоскостность поверхностей сопряжений является причиной искривления при позиционировании и неплотном прилегании, что отражается на производительности протяжки и на точности (форме, чистоте поверхности, классе точности) получаемой при обработке поверхности внутреннего отверстия.

Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции сборной протяжки, обеспечивающее повышение ее эксплуатационных характеристик и срока эксплуатации.

Техническим результатом является повышение надежности и точности фиксации режущих элементов на стержне, упрощение процесса монтажа и демонтажа режущих элементов на стержне с возможностью обеспечения многократного процесса их монтажа и демонтажа, а также повышение усталостной стойкости, в частности, стойкости к динамическим нагрузкам.

Технический результат достигается тем, что сборная протяжка, состоящая из оправки, на центрирующем стержне которой установлены в технологической последовательности отдельные режущие элементы, поджимаемые посредством прижимного элемента к жесткому упору заднего хвостовика оправки, в тоже время профиль центрирующего стержня выполнен четырехгранным путем фрезерования лысок на его цилиндрической поверхности, величина цилиндрических поверхностей центрирующего стержня составляет не менее трети от его исходной окружности, а задний хвостовик выполнен с лыской для определения положения протяжки в инструментальной оснастке, при этом первый режущий элемент имеет размер, равный исходному диаметру обрабатываемого отверстия для направления прошивки по обрабатываемому отверстию, при этом прижимной элемент выполнен в виде цилиндрической ступени переднего хвостовика в едином исполнении с оправкой, а лыски на цилиндрической поверхности центрирующего стержня имеют радиальные выступы, получаемые в результате обработки профильной фрезой при фрезеровании лысок, с шагом равным ширине режущих элементов, притом радиальные выступы на лысках центрирующего стержня у заднего хвостовика и прижимного элемента переднего хвостовика имеют в сечении половину профиля радиальных выступов, а режущие элементы имеют со стороны обоих торцов в ответном отверстии под центрирующий стержень радиальные пазы, ответные радиальным выступам центрирующего стержня и имеющие в сечении половину профиля радиальных выступов, обеспечивая жесткую фиксацию режущих элементов на центрирующем стержне, а оправка изготовлена из материала с эффектом памяти формы.

Существующие конструкции сборных протяжек имеют ряд недостатков, связанных с особенностями конструкций. Данные недостатки отражаются на точности размеров и формы получаемого в результате обработки таким инструментом отверстия, а также на эксплуатационных характеристиках и сроке службы протяжек (прошивок) сборной конструкции. Это связанно с тем, что режущие элементы и оправка являются сборными элементами и уступают цельным конструкциям (в едином исполнении оправки и режущих элементов) по жесткости, однако позволяет использовать разные материалы для режущих элементов и оправки, что позволяет применять для изготовления режущих элементов твердые сплавы, керамические материалы и композиты на их основе, обладающие высокой производительностью при обработке металлов резанием. При этом оправка может быть изготовлена из сплавов, обладающих высокой пластичностью и стойкостью к динамическим и циклическим видам нагрузок. Низкая жесткость сборной конструкции связана с тем, что между режущими элементами и стержнем оправки при монтаже имеется небольшой зазор, так как режущие элементы устанавливаются на стержень по скользящей посадке. При этом формы пластин имеют допуски на плоскостность и параллельность по торцевым поверхностям самих режущих элементов, что также ведет к неплотному прилеганию (сопряжению по торцевым плоскостям) режущих элементов друг к другу. Неплотное прилегание секций зубьев между собой по поверхностям сопряжения из-за наличия допуска на плоскостность и параллельность поверхностей сопряжений является причиной искривления при позиционировании и неплотном прилегании, что также отражается на производительности протяжки и на точности (форме, чистоте поверхности, классе точности) получаемой при обработке поверхности внутреннего отверстия. Фиксация всех режущих элементов обеспечивается прижимным элементом за счет резьбового соединения и прижимного элемента на переднем хвостовике оправки. Стоит отметить, что резьбовое соединение позволяет регулировать величину прижатия и компенсировать неточности размеров режущих элементов, но при этом оно имеет недостаточную жесткость и является концентратором напряжений, снижающих прочность деталей корпуса и втулки в местах впадин у профиля резьбы, уменьшающих усталостную стойкость корпуса и втулки при многоцикловой и малоцикловой работе, а снижающих стойкость к динамическим видам нагружения, которые соответствуют условиям работы протяжки при обработке внутренних отверстий изделий, являясь местом возникновения (зарождения) микро- и макротрещин. Также недостатком резьбового соединения является наличие люфтов при приработке профиля резьбы. Резьбовое соединение не позволяет прижимному элементу компенсировать неточности формы пластин, что является причиной наличия межсекционных (между режущими элементов) зазоров люфтов, а также причиной накопления пластической деформации с образованием зазоров между режущими элементами и появления люфтов при работе, что отражается на производительности протяжки и на точности (форме, чистоте поверхности, классе точности) получаемой при обработке поверхности внутреннего отверстия. Также при кратковременных перегрузках возможно деформирование резьбы по линии сопряжения, что отразится на снижении усилия фиксации прижимного элемента, а также станет причиной возникновения зазора и заклинивания резьбы, что не позволит заменить режущие элементы и повторно использовать протяжку (прошивку), лишая ее главного преимущества над цельным исполнением (ремонтопригодность и многократность использования).

Предлагаемая в патенте конструкция позволяет полностью избежать или значительно снизить вышеперечисленные недостатки сборных протяжек. Так, изготовление оправки из материала с эффектом памяти формы позволяет изготовить передний хвостовик оправки и прижимной элемент в единой конструкции, что обеспечивает прочность и жесткость, соответствующих металлургическим материалам с эффектом памяти формы и соответствующих цельному исполнению протяжки (прошивки). Обеспечение монтажа/демонтажа, а также необходимого усилия прижатия и фиксирования режущих элементов от осевого смещения по центрирующему стержню осуществляется за счет самого явления памяти формы материала, из которого оправка изготовлена. В мартенситном состоянии оправка имеет форму, позволяющую с легкостью проводить монтаж и демонтаж режущих элементов, а в аустенитном состоянии оправка приобретает заданную форму, жестко фиксируя режущие элементы на оправке. При этом при кратковременных перегрузках за счет явления псевдоупругости (сверхэластичности) сплавов с эффектом памяти формы часть пластической деформации после снятия нагрузки может быть восстановлена, что дает преимущества как над сборными, так и над цельными протяжками известных конструкций. Материалы с эффектом памяти формы также хорошо работают на циклическую и ударную виды нагрузок и имеют высокую усталостную стойкость. При этом центрирующий стержень оправки, изготовленный из материала с эффектом памяти формы, позволяет обеспечить фиксация режущих элементов с использованием как переходной посадки, так и посадки с натягом, обеспечивая легкость монтажа/демонтажа, а также обеспечивая дополнительные усилия прижатия и фиксирования режущих элементов от осевого смещения по центрирующему стержню. При этом удается значительно снизить, а в ряде случаев полностью избежать зазора (люфта) между посадочным отверстием режущего элемента и центрирующим стержнем оправки, обеспечивая также позиционирование режущего элемента относительно оправки. Также точность позиционирования и фиксация режущего элемента относительно оправки обеспечиваются за счет наличия выступов на центрирующем стержне с шагом, равным ширине режущих элементов и ответных выступов впадин в отверстии со стороны обоих торцов режущего элемента. Таким образом, дополнительно каждый режущий элемент фиксируется в своем посадочном месте на центрирующем стержне оправки. Происходит самоцентрирование каждого режущего элемента на центрирующем стержне оправки, обеспечивая выполнение позиционных требований и значительно снижая, а, в ряде случаев, позволяя полностью избежать влияние на позиционирование режущего элемента от точности изготовления формы, в частности, допусков формы на параллельность и плоскостность торцов режущего элемента.

Таким образом, предлагаемая конструкция сборной протяжки имеет повышенные эксплуатационный срок и характеристики, обеспечивает надежную фиксацию и точность позиционирования режущих элементов на оправке и позволяет повысить точность получаемых при обработке отверстий.

На фиг. 1 показана конструкция оправки сборной протяжки. На фиг. 2 режущие элементы сборной протяжки. На фиг.3 представлена принципиальная схема исполнения предлагаемой конструкции сборной протяжки.

Сборная протяжка состоит из оправки 1 на центрирующем стержне 2, на котором установлены в технологической последовательности отдельные режущие элементы 3, поджимаемые посредством прижимного элемента 4 к жесткому упору 5 заднего хвостовика 6 оправки 1. Профиль центрирующего стержня 2 выполнен четырехгранным, изготовленным посредством фрезерования лысок 7 на его цилиндрической поверхности, при этом величина цилиндрических поверхностей центрирующего стержня составляет не менее трети от его исходной окружности, а задний хвостовик 6 выполнен с лыской 8 для определения положения протяжки в инструментальной оснастке. Первый режущий элемент имеет размер, равный исходному диаметру обрабатываемого отверстия для направления прошивки по обрабатываемому отверстию. Прижимной элемент 4 выполнен в виде цилиндрической ступени переднего хвостовика 9 в едином исполнении с оправкой 1. Лыски 7 на цилиндрической поверхности центрирующего стержня 2 имеют радиальные выступы 10 с шагом, равным ширине режущих элементов 3, получаемых в результате обработки профильной фрезой при фрезеровании лысок 7. При этом радиальные выступы 10 на лысках 7 центрирующего стержня 2 у заднего хвостовика 6 и прижимного элемента 4 переднего хвостовика 9 имеют в сечении половину профиля радиальных выступов 10. Режущие элементы 3 имеют со стороны обоих торцов в ответном отверстии под центрирующий стержень радиальные пазы 11, ответные радиальным выступам 10 центрирующего стержня 2 и имеющие в сечении половину профиля радиальных выступов 10, обеспечивая жесткую фиксацию режущих элементов 3 на центрирующем стержне 2, при этом оправка 1 изготовлена из материала с эффектом памяти формы.

Монтаж сборной протяжки предлагаемой конструкции осуществляется следующим образом: оправку 1, изготовленную из материала с эффектом памяти формы, охлаждают до температуры, соответствующей низкотемпературному фазовому состоянию материала (мартенсит). После чего задают форму, обеспечивающую свободную установку режущих элементов 3 на центрирующий стержень 2 оправки 1, обеспечивая сопряжение режущих элементов 3 с центрирующим элементом 2 и с жестким упором 5 заднего хвостовика 6. Далее нагревают до температуры, соответствующей высокотемпературному фазовому состоянию материала (аустенит), благодаря чему оправка 1 приобретает первоначальную форму. При этом режущие элементы 3 самоцентрируются и самофиксируются на центрирующем стержне 2 оправки 1. Фиксация и ориентирование режущих элементов 3 относительно центрирующего стержня 2 оправки 1 обеспечивается за счет сопряжения радиальных выступов 10 лысок 7 центрирующего стержня 2 с радиальными пазами 11 режущих элементов 3. Прижимной элемент 4 переднего хвостовика 9 оправки 1 прижимает режущие элементы 3 к жесткому упору 5 заднего хвостовика 6 оправки 1. После чего сборную протяжку устанавливают в инструментальную оправку посредством заднего хвостовика 6 оправки 1 сборной протяжки, а фиксацию и ориентирование обеспечивает лыска 8 заднего хвостовика 6 оправки 1 сборной протяжки.

Демонтаж или замена режущих элементов 3 проводятся в обратной последовательности монтажу.

Таким образом, предлагаемая конструкция сборной протяжки обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик и срока эксплуатации.

Claims (1)

1. Сборная протяжка, состоящая из оправки, на центрирующем стержне которой установлены в технологической последовательности отдельные режущие элементы, поджимаемые посредством прижимного элемента к жесткому упору заднего хвостовика оправки, в тоже время профиль центрирующего стержня выполнен четырехгранным путем фрезерования лысок на его цилиндрической поверхности, величина цилиндрических поверхностей центрирующего стержня составляет треть от его исходной окружности, а задний хвостовик выполнен с лыской для определения положения протяжки в инструментальной оснастке, при этом первый режущий элемент имеет размер, равный исходному диаметру обрабатываемого отверстия для направления прошивки по обрабатываемому отверстию, отличающаяся тем, что прижимной элемент выполнен в виде цилиндрической ступени переднего хвостовика в едином исполнении с оправкой, а лыски на цилиндрической поверхности центрирующего стержня имеют радиальные выступы, получаемые в результате обработки профильной фрезой при фрезеровании лысок, с шагом, равным ширине режущих элементов, при этом радиальные выступы на лысках центрирующего стержня у заднего хвостовика и прижимного элемента переднего хвостовика имеют в сечении половину профиля радиальных выступов, а режущие элементы имеют со стороны обоих торцов в ответном отверстии под центрирующий стержень радиальные пазы, ответные радиальным выступам центрирующего стержня и имеющие в сечении половину профиля радиальных выступов, обеспечивая жесткую фиксацию режущих элементов на центрирующем стержне, при этом оправка изготовлена из материала с эффектом памяти формы.