способ изготовления ствола и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ изготовления ствола с нарезной или гладкой направляющей частью, включающий образование исходной заготовки, ее термообработку и предварительную механическую обработку с получением заготовки-трубы, имеющей на концах заходную часть и поводковую часть в виде цилиндра с технологической фаской в осевом отверстии со стороны его торца, получение поковки путем радиального обжатия на радиально-обжимной машине заготовки-трубы с креплением ее в подпорном центре и в полом поводковом центре, выполненном с полым упорным центром, который фиксируют на технологической фаске поводковой части заготовки-трубы, окончательную механическую обработку поковки с удалением ее заходной части, отличающийся тем, что на торце цилиндра поводковой части заготовки-трубы образуют кольцевые канавки или полости с последовательно уменьшающимися диаметрами, открытые одна в другую и в полость технологической вставки.

2. Полый поводковый центр радиально-обжимной машины для получения путем радиального обжатия заготовки-трубы, имеющей на концах заходную часть и поводковую часть в виде цилиндра с технологической фаской в осевом отверстии со стороны его торца, поковки ствола с нарезной или гладкой направляющей частью, содержащий в передней части малый цилиндр с зубьями на торце, большой цилиндр в средней части, выполненный с наружными канавками без задних стенок, и хвостовик в задней части, а также размещенный в полости центра с выступанием своей передней частью за торец малого цилиндра полый упорный центр с устройством его фиксации в технологической фаске заготовки-трубы, отличающийся тем, что малый цилиндр выполнен с диаметром, который равен диаметру цилиндра поводковой части заготовки-трубы или превышает его, и соединен с большим цилиндром наклонной поверхностью.

3. Центр по п.2, отличающийся тем, что торец с зубьями малого цилиндра выполнен наклонным в сторону хвостовика.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при изготовлении стволов с нарезными или гладкими направляющими частями.

Известен способ изготовления ствола (см. кн. Троицкого Н.Д. Глубокое сверление. - Л.: Машиностроение, 1971, с.140-141). Заготовку-поковку предварительно обрабатывают по наружной поверхности, подрезают ее торцы, выполняют центрирующие шейки и контрольные пояски и осуществляют глубокое сверление. Далее производят термообработку, растачивают глубокое отверстие, выполняют в нем нарезы, в казенной части его - патронник и окончательно обрабатывают по наружной поверхности, получая готовый ствол.

Недостатками аналога являются: длина исходной заготовки больше длины ствола с учетом подрезки горцев и отделения темплета с дульной части под образцы - свидетели; поэтому разница объемов предварительной и окончательной механической обработки значительна, а коэффициент использования металла (КИМ - отношение массы ствола к массе исходной заготовки - ) не более 30%.

Известен способ изготовления ствола, принятый за прототип (см. заявка № 2009126499/02(036908), опубл. 20.01.2011), в соответствии с которым сначала получают исходную заготовку (прокат или поковку), далее ее обрабатывают термически и механическим путем. Затем подрезают торцы, центруют один из них, осуществляют глубокое сверление, обтачивают по наружной поверхности с получением заходной части цилиндроконической формы, а также поводковой части в виде цилиндра, а в ее осевом отверстии выполняют технологическую фаску со стороны этого торца, получай в итоге заготовку-трубу. После этого радиальным обжатием из нее получают поковку ствола, которую окончательно механически обрабатывают и удаляют в отходы только ее заходную часть.

Известно устройство для реализации такого способа изготовления ствола - полый поводковый центр, принятый за прототип (см. заявка № 2009126499/02(036908), опубл. 20.01.2011 г). Центр имеет в передней части малый цилиндр с зубьями на торце, в средней части - большой цилиндр с наружными канавками без задних стенок и в задней части - хвостовик. В его передней полости размещается полый упорный центр, который выступает передней конической частью за торец малого цилиндра и имеет устройство фиксации его в технологической фаске заготовки-трубы.

Недостатком известного способа являются ненадежность вращения заготовки-трубы при радиальном обжатии из-за малой глубины (до 0,5 мм) внедрения прерывистых торцевых зубьев центра в торец цилиндра поводковой части заготовки-трубы, что приводит к браку получаемых поковок.

Недостатками известного устройства являются недостаточная прочность и стойкость прерывистых зубьев торца малого цилиндра, в связи с чем увеличивается расход поводковых центров, их сложность и нетехнологичность полого упорного центра из-за его устройства фиксации.

Группой изобретений решаются задачи обеспечения качества поковки ствола за счет повышения надежности вращения заготовки-трубы при радиальном обжатии и упрощения конструкции поводкового центра.

Группа изобретений направлена на достижение технических результатов, заключающихся в повышении надежности вращения заготовки-трубы при радиальном обжатии за счет внедрения зубьев центра на глубину до 2-3 мм в ее поводковую часть, и упрощении конструкции этого центра.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления ствола с нарезной или гладкой направляющей частью, включающий образование исходной заготовки, ее термообработку и предварительную механическую обработку с получением заготовки-трубы, имеющей на концах заходную часть и поводковую часть в виде цилиндра с технологической фаской в осевом отверстии со стороны его торца, получение поковки путем радиального обжатия на радиально-обжимной машине заготовки-трубы с креплением ее в подпорном центре и в полом поводковом центре, выполненном с полым упорным центром, который фиксируют на технологической фаске поводковой части заготовки-трубы, окончательную механическую обработку поковки с удалением ее заходной части, в соответствии с изобретением, на торце цилиндра поводковой части заготовки-трубы образуют кольцевые канавки или полости с последовательно уменьшающимися диаметрами, открытые одна в другую и в полость технологической вставки.

Выполнением кольцевых канавок на торце цилиндра обеспечивается внедрение зубьев поводкового центра на большую глубину до 2 3 мм в стенки, разделяющие соседние канавки этого торца заготовки-трубы, чем гарантируется ее надежное вращение при радиальном обжатии.

Образованием в осевом отверстии заготовки-трубы технологической фаски под полый упорный центр с углом наклона угла трения между контактирующими поверхностями упорного центра и этой фаски цилиндра исключается перемещение упорного центра от действующих сил при радиальном обжатии, чем обеспечивается падежная фиксация заготовки-трубы.

Образованием с торца цилиндра полостей с уменьшающимися диаметрами, открытых одна в другую и в полость технологической фаски осевого отверстия заготовки-трубы, обеспечивается внедрение зубьев поводкового центра на максимальную глубину зоны пересечения торцевой и боковой поверхностей соседних полостей, чем гарантируется надежное вращение заготовки-трубы при радиальном обжатии.

Указанный технический результат достигается также тем, что в полом поводковом центре радиально-обжимной машины для получения путем радиального обжатия заготовки-трубы, имеющей на концах заходную часть и поводковую часть в виде цилиндра с технологической фаской в осевом отверстии со стороны его торца, поковки ствола с нарезной или гладкой направляющей частью, содержащем в передней части малый цилиндр с зубьями на торце, большой цилиндр в средней части, выполненный с наружными канавками без задних стенок, и хвостовик в задней части, а также размещенный в полости центра с выступанием своей передней частью за торец малого цилиндра полый упорный центр с устройством его фиксации в технологической фаске заготовки-трубы, в соответствии с изобретением, малый цилиндр выполнен с диаметром, который равен диаметру цилиндра поводковой части заготовки-трубы или превышает его, и соединен с большим цилиндром наклонной поверхностью.

Торец с зубьями малого цилиндра выполнен наклонным в сторону хвостовика.

Наличием наклонного переднего торца малого цилиндра в сторону хвостовика поводкового центра с образованием на этой поверхности прямых или наклонных зубьев гарантируется надежность вращения заготовки-трубы при радиальном обжатии благодаря внедрению этих зубьев на максимальную глубину в зоне пересечения торцевых и боковых поверхностей полостей, образованных с торца ее цилиндра.

Применением не прямых продольных, а наклонных продольных зубьев у поводкового центра увеличивается их срок службы благодаря большему периметру контакта таких зубьев с соответствующими торцевыми элементами цилиндра поводковой части заготовки-трубы.

Сущность изобретений поясняется чертежами, где на:

фиг.1-2 изображены варианты исполнения казенной части заготовки-трубы;

фиг.3-4 - варианты исполнения полого поводкового центра.

Способ осуществляют следующим образом.

На металлургическом предприятии изготавливают и термообрабатывают исходную заготовку (круглый прокат или поковку), затем на заводе - центруют один из них, сверлят сквозное отверстие, обтачивают с получением заходной части и поводковой части в виде цилиндра, причем с торца его выполняют технологическую фаску в осевом отверстии заготовки-трубы.

Затем (см. фиг.1) на торце се большого цилиндра образуют кольцевые или спиральные канавки 1, а технологическую фаску 2 в ее осевом отверстии выполняют с углом наклона угла трения между контактирующими поверхностями заготовки-трубы и полого упорного центра поводкового центра.

На фиг.2 представлена поводковая часть заготовки-трубы также в виде цилиндра, со стороны торца которого последовательно расположены полость 3 большего диаметра, в которую открыта полость 4 меньшего диаметра, а в последнюю открыта технологическая фаска 2 осевого отверстия заготовки-трубы (этих полостей может быть одна, две, три и т.д., что определяется калибром ствола).

На фиг.3 представлен вариант поводкового центра, у которого на торце малого цилиндра 6, соединенного с большим цилиндром 7 наклонной поверхностью 8, образованы радиальные или прямые зубья 9, а на торце цилиндра 10 заготовки-трубы кольцевые канавки 11.

В полости поводкового центра размещен полый упорный центр 12, имеющий на наружной боковой поверхности лыску 13 под боковую поверхность штифта 14, фиксирующего полый упорный центр от вращения вокруг продольной оси и ограничивающего его осевое перемещение. Между задним горцем этого центра 12 и дном полости расположен упругий элемент 15 (пружина, полиуретановая втулка и др.).

В задней части большого цилиндра 7 выполнены канавки 16 без задних стенок под выступы механизма подачи и вращения заготовки-трубы радиально-обжимной машины, а за этим цилиндром расположен хвостовик 17, размещаемый в гнезде этого механизма.

На фиг.4 представлен вариант поводкового центра, у которого торец его малого цилиндра 6 наклонен к хвостовику 17 и вдоль такой конической поверхности образованы прямые или наклонные зубья 9, которые контактируют с зонами пересечения торцевой и боковой поверхностей полостей 3 и 4, соответственно, большего и меньшего диаметров, образованных с торца цилиндра 10 заготовки-трубы. В технологической фаске 2 расположен также подпружиненный упорный центр 12.

При установке заготовки-трубы на линию центров радиально-обжимной машины передняя часть ее располагается в подпорном центре, а задняя, поводковая часть в виде цилиндра - в поводковом центре. Иго зубья (радиальные или прямые) внедряются на максимальную глубину (до 3 мм) в стенки между соседними кольцевыми, обеспечивая этим самым надежное без остановок вращение заготовки-трубы при радиальном обжатии.

На фиг.4 поводковый центр своими прямыми или наклонными зубьями, образованными на его передней наклонной поверхности малого цилиндра, внедряется на глубину до 3 мм в зоны пересечения торцевых и боковых поверхностей полостей большего и меньшего диаметров цилиндра поводковой части заготовки-трубы, чем также обеспечивается ее надежное вращение при радиальном обжатии.

При изготовлении ствола поковка ствола подрезается с казенного торца для удаления его кольцевых канавок глубиной до 3-3,5 мм или подрезается казенная часть ствола для удаления полостей большего и меньшего диаметров, а хвостовик диаметром 38 мм оставляют в качестве казенной части ствола (например - ствол калибра 12,7 пулемета "КОРД" имеет диаметр казенной части 38 мм, на которую затем надевают муфту).

Суммарная длина этих полостей или длина хвостовика не более 8 мм, в отличие от штатного хвостовика длиной до 25 мм у заготовок-труб стволов калибра 12,7 мм и 14,5 мм с необжимаемой поводковой частью длиной 67-95 мм. Поэтому казенные части штатных поковок указанных выше калибров длиной до 60 мм (без учета длины хвостовика) удаляются в отходы, что по массе металла исходной заготовки диаметром, например, 60 мм составляет, как минимум, 2 кг ствольной стали.

В изобретении непроков происходит только на длине 20-40 мм от торца цилиндра поводковой части получаемой поковки, что позволяет использовать полностью эту часть для образования казенной части ствола или подрезать ее на длину до 8 10 мм для удаления полостей.

Полый поводковый центр работает следующим образом.

При подаче заготовки-трубы 10 манипулятором на линию подпорного и поводкового центров радиально-обжимной машины ее привод подачи и вращения этой заготовки-трубы перемещается справа налево. В гнезде привода своим хвостовиком 17 размещен поводковый центр, зафиксированный от поворота канавками 16, в которых находятся выступы привода. При этом передняя часть упорного центра 12, выступающая за торец малого цилиндра 6, благодаря пружине 15, размещенной в полости, образованной с переднего торца малого цилиндра 6, действующей на его задний торец, попадает своей наружной конической поверхностью в полость технологической вставки 2 заготовки-трубы и фиксируется там пружиной 15. При этом совмещаются оси подпорного и поводкового центров радиально-обжимной машины и заготовки трубы.

При дальнейшем перемещении поводкового центра его упорный центр 12 перемещается назад, сжимая пружину 15, а зубья 9 торца малого цилиндра 6 внедряются в стенки между канавками 11 цилиндра 10 поводковой части заготовки-трубы на глубину до 3 мм, фиксируя ее в радиальном и осевом направлениях, т.к. она своей дульной частью упирается в подпорный центр.

При использовании другого варианта поводкового центра (фиг.4) конусная передняя часть полого упорного центра 12 оказывается также в технологической фаске 2 цилиндра 10 заготовки-трубы при перемещении от привода радиально-обжимной машины справа налево. Наклонные зубья 9 малого цилиндра 6 внедряются в металл зоны пересечения боковых и торцевых поверхностей полостей 3 и 4 цилиндра 10 на глубину как минимум 3 мм, обеспечивая этим самым надежное вращение заготовки-трубы при радиальном обжатии ее. При внедрении этих зубьев в указанные зоны цилиндра 10 упорный центр 12 перемещается в полости центра слева направо, надежно фиксируясь своей конической передней частью в технологической фаске 2 цилиндра 10 и сжимая дополнительно упругий элемент (пружину 15), который упирается в задний торец центра 12.

При контактировании зубьев центра с несколькими соответствующими элементами торца цилиндра заготовки-трубы достигается их разгрузка, т.е. уменьшаются в них действующие напряжения изгиба и смятия, в связи с чем повышается их стойкость.

Благодаря наличию малого 6 и большого 7 цилиндров заготовка-труба обжимается бойками радиально-обжимной машины до канавок 11 или полостей 3 и 4 торца цилиндра 10, обеспечивая повышение коэффициента использования материала заготовки и экономя, как минимум, 2 кг металла исходной заготовки (см. ранее приведенный пример для ствола калибра 12,7 мм).

Таким образом, предлагаемой группой изобретений обеспечивается требуемое качество поковок ствола за счет повышения надежности вращения исходных заготовок-труб при их радиальном обжатии, достигаемого внедрением зубьев поводкового центра на глубину 3 мм в их поводковые части при надежной фиксации этих частей в центре, при этом обеспечивается возможность обжимать бойками эти заготовки практически по всей их длине.