способ базирования заготовки при дорновании

Формула изобретения

Способ базирования заготовки при дорновании с ее сжатием, при котором производят базирование заготовки по ее наружной поверхности и опорному торцу, отличающийся тем, что сначала заготовку базируют по наружной поверхности и опорному торцу и упруго закрепляют в приспособлении-спутнике, совмещая опорный торец заготовки с опорной плоскостью приспособления-спутника, площадь опоры которого превышает площадь опоры заготовки, а центр тяжести находится на оси обрабатываемого отверстия, а затем приспособление-спутник с заготовкой базируют на опоре для дорнования по его опорной плоскости и одной из цилиндрических поверхностей заготовки, причем расстояние от оси обрабатываемого отверстия до наружного контура, ограничивающего опорную плоскость приспособления-спутника, определяют по формуле

где f₁ - коэффициент трения в контакте приспособления-спутника с опорой для дорнования; L - высота заготовки; r - радиус ее отверстия; - половина угла рабочего конуса зуба дорна; f - коэффициент трения в контакте зуба дорна с заготовкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлообработке, в частности к обработке отверстий в заготовках типа втулок дорнованием.

Известен способ базирования заготовки при дорновании с ее растяжением (Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985, с.397), при котором осуществляют базирование по торцу бурта, расположенного у конца заготовки, и ее наружной поверхности на опоре в виде плиты с отверстием.

Известен способ базирования заготовки при дорновании с ее растяжением (Розенберг А.М., Розенберг О.А., Посвятенко Э.К. и др. Расчет и проектирование твердосплавных деформирующих протяжек и процесса протягивания. К.: “Наукова думкам, 1978, с.9), при котором осуществляют базирование по торцу кольцевой выточки, расположенной у конца заготовки, и ее наружной поверхности на опоре, содержащей упругие раздвижные лепестки.

Недостатком известных способов базирования при дорновании с растяжением является то, что часто возникает необходимость специального изготовления бурта или кольцевой вытачки на заготовке, которые после дорнования отверстия приходится удалять. Все это вызывает увеличение затрат на изготовление детали.

Известен способ базирования заготовки при дорновании с ее сжатием (Розенберг А.М., Розенберг О.А., Сирота Д.А. Твердосплавные протяжки для обработки отверстий методом пластического деформирования. К.: УкрНИИНТИ, 1968, с.26), принятый в качестве прототипа, при котором производят базирование заготовки по наружной поверхности и опорному торцу на опоре, выполненной в виде охватывающего стакана.

Так как заготовка устанавливается в стакан с зазором по наружной поверхности, то после базирования обрабатываемое отверстие заготовки и дорн оказываются несоосными. В процессе последующего дорнования отверстия в заготовке большой высоты взаимодействие рабочего конуса первого зуба дорна с верхней кромкой отверстия приводит к опрокидыванию (перекосу) заготовки и ее заклиниванию между дорном и опорным торцом стакана. Это вызывает изгиб дорна и может привести к его поломке, а также снижает точность обработки отверстий.

Задача изобретения - повышение точности обработки и надежности инструмента при дорновании отверстий в заготовках большой высоты с их сжатием.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе базирования заготовки при дорновании с ее сжатием, при котором производят базирование заготовки по ее наружной поверхности и опорному торцу, согласно изобретению сначала заготовку базируют по наружной поверхности и опорному торцу и упруго закрепляют в приспособлении-спутнике, совмещая опорный торец заготовки с опорной плоскостью приспособления-спутника, площадь опоры которого превышает площадь опоры заготовки, а центр тяжести находится на оси обрабатываемого отверстия, а затем приспособление-спутник базируют на опоре для дорнования по его опорной плоскости и одной из цилиндрических поверхностей заготовки, причем расстояние от оси обрабатываемого отверстия до наружного контура, ограничивающего опорную плоскость приспособления-спутника, определяют по формуле

где f₁ - коэффициент трения в контакте приспособления-спутника с опорой для дорнования; L - высота заготовки; r - радиус ее отверстия; - половина угла рабочего конуса зуба дорна; f - коэффициент трения в контакте зуба дорна с заготовкой.

Устройство для базирования заготовки по предлагаемому способу показано на фиг.1 (общий вид) и фиг.2 (вид сверху).

Устройство для базирования заготовки состоит из приспособления-спутника 1, выполненного в виде колеса с разрезной ступицей А, которая соединена упругими разрезными спицами В с ободом С. В отверстие ступицы А с натягом устанавливается заготовка 2, взаимодействующая с дорном 3. Приспособление-спутник 1 с заготовкой 2 размещается на опоре для дорнования D, состоящей из опорной плиты 4 и неподвижно закрепленной на ней призмы 5.

Базирование заготовки осуществляется следующим образом.

Заготовка 2 с натягом вталкивается в отверстие ступицы А приспособления-спутника 1. Далее приспособление-спутник 1 с заготовкой 2 устанавливается опорной плоскостью на опорную плиту 4, а наружной цилиндрической поверхностью заготовки 2 - в призму 5. После этого обрабатываемое отверстие и дорн 3 из-за погрешности диаметра наружной поверхности и разностенности заготовок 2 оказываются несоосными. При перемещении дорна 3 вниз его рабочий конус воздействует на верхнюю кромку отверстия заготовки 2, которая вместе с приспособлением-спутником 1 проскальзывает по опорной плите 4 опоры D до совмещения оси этого конуса с осью обрабатываемого отверстия. При этом заготовка 2 отходит от опорных плоскостей призмы 5. Затем осуществляется процесс дорнования отверстия, который вследствие небольших усилий закрепления заготовки 2 в приспособлении-спутнике 1 практически не отличается от обычного свободного дорнования. После дорнования отверстия приспособление-спутник 1 с заготовкой 2 снимается с опоры D, а заготовка 2 выталкивается из приспособления-спутника 1.

Еще одно устройство для базирования заготовки по предлагаемому способу показано на фиг.3 (общий вид) и фиг.4 (вид сверху).

Это устройство для базирования заготовки состоит из приспособления-спутника Е, представляющего собой подпружиненные тиски и включающего призматическую губку 6 и гладкую губку 7, которые смонтированы на цилиндрических направляющих 8. Причем губка 6 неподвижно закреплена на направляющих 8 с помощью винтов 9, а губка 7 установлена на этих направляющих с возможностью перемещения. На правом резьбовом конце направляющих 8 смонтированы шайбы 10, гайки 11 и контргайки 12. На направляющих 8 между губками 6 и 7 размещены ограничительные втулки 13, а между шайбами 10 и губками 7 - пружины 14. В приспособление-спутник Е устанавливается заготовка 15, взаимодействующая с дорном 16. Само приспособление-спутник Е с заготовкой 15 размещается на опоре для дорнования F, состоящей из опорной плиты 17 и расположенного в ней подвижного в осевом направлении цилиндрического пальца 18, установленного с возможностью взаимодействия с отверстием заготовки 15.

Базирование заготовки выполняется следующим образом.

Заготовка 15 вталкивается в приспособление-спутник Е и размещается между его губками 6 и 7. При этом опорный торец заготовки 15 совмещается с нижней плоскостью этих губок. Затем приспособление-спутник Е с заготовкой 15 устанавливается на плиту 17 опоры для дорнования F, цилиндрический палец 18 которой поднимается вверх и входит в отверстие заготовки 15, а потом опускается вниз. После этого дорн 16 и обрабатываемое отверстие заготовок 15 из-за погрешностей его диаметра и наличия зазора между ним и пальцем 18 также оказываются несоосными. При перемещении дорна 16 вниз его рабочий конус воздействует на заготовку 15, которая вместе с приспособлением-спутником Е проскальзывает по опорной плите 17 до совмещения оси этого конуса с осью обрабатываемого отверстия. Далее осуществляется процесс дорнования отверстия. После этого приспособление-спутник Е с заготовкой 15 снимается с опоры F и заготовка 15 выталкивается из этого приспособления.

Для определения характерного размера приспособления-спутника, исключающего опрокидывание и заклинивание заготовки при взаимодействии с дорном (наружного радиуса обода колеса, показанного на фиг.1 и 2 или расстояния от оси отверстия заготовки до наружных боковых сторон губок тисков, показанных на фиг.3 и 4), рассмотрим схему, приведенную на фиг.5.

Сначала найдем силы, действующие со стороны дорна на заготовку. Примем, что сила трения в контакте опорной плоскости приспособления-спутника с опорой

где P₁ - сила нормального давления, f₁ - коэффициент трения в этом контакте. Радиальная сила P_r выражается через осевую силу P₀ следующим образом

где - половина угла рабочего конуса зуба дорна; f – коэффициент трения в контакте дорн-заготовка. Обозначая

и учитывая соотношения (1) и (2) из условий равновесия плоской системы сил, получим

В выражениях (4) и (5) G - суммарный вес заготовки и приспособления-спутника. Для определения характерного размера R этого приспособления запишем уравнение моментов относительно точки O

P_rL-P₀ (R-r)-GR=0.

Опрокидывания заготовки, закрепленной в приспособлении-спутнике, не будет при

Подставляя выражения (3), (4) и (5) в неравенство (6), после преобразования получим

При размерах приспособления-спутника, удовлетворяющих неравенству (7), под действием дорна заготовка любой высоты вместе с этим приспособлением будет проскальзывать относительно опоры. Таким образом, опрокидывание и заклинивание заготовки при взаимодействии с дорном исключаются. За счет этого резко снижаются изгибающие нагрузки на инструмент и возрастает точность обработанных дорнованием отверстий.

Предлагаемый способ базирования заготовки был испытан при дорновании отверстий в токоподводящих наконечниках для автоматической сварки, представляющих собой толстостенную втулку из меди M1 (HB95) с диаметром отверстия 1,3 мм, наружным диаметром 8 мм и высотой 30 мм. В качестве приспособления-спутника было использовано изготовленное из стали У7А (НКС_Э 50...55) колесо с наружным диаметром 28 мм и разрезной ступицей высотой 12 мм, в отверстие которой наконечники устанавливали с натягом около 0,05 мм. Проведенные испытания свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого способа.