CC BY
78
УДК. 621.7, 539.3
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК С РИФЛЕНИЕМ
О.Н. Митин, Ю.А. Иванов
Проанализированы основные технологии получения цилиндрических заготовок с рифлением и выявлена наиболее эффективная.
Ключевые слова: анализ, пуансон, матрица, рифление, редуцирование.
В специальных отраслях машиностроения существует ряд деталей, имеющих форму цилиндра, на внутренних поверхностях которых выполнены углубления в виде наклонных канавок разнонаправленных винтовых канавок (рифлей) [3] (рис.1).
Рис. 1. Схема задания параметров многозаходных винтовых канавок
Одним из способов нанесения рифления на обрабатываемую заготовку является обработка резаньем.
С помощью данного способа обработки можно получить резьбу, которая представляет собой винтовую канавку определенного профиля, прорезанную на цилиндрической или конической поверхностях. На токарных станках ее выполняют посредством двух равномерных движений — вращения заготовки и поступательного перемещения режущего инструмента вдоль ее оси.
Внутреннюю резьбу обрабатываемой заготовки можно получить с помощью нарезания резьбонарезными головками с призматическими гребенками, режущие кромки которых располагаются на одном диаметре и
имеют заходный конус (рис.2).
М 5-Ь
Рис. 2. Невращающаяся винторезная головка для нарезания внутренней резьбы: 1 - фланец; 2 - гребенка; 3 - шлицы; 4 - втулка;
5 - тяга; 6,12 - корпус; 7,16,17,18 - стопор; 8 - шаровой наконечник; 9 - муфта; 10 - проточка; 11 - рукоятка; 14 - стержень;15 - кольцо;
19 - ролик; 20 - фигурный паз
Число гребенок в комплекте зависит от размера головки. Гребенки смещены в комплекте относительно друг друга в соответствии с углом подъема винтовой линии нарезаемой резьбы. Гребенки 2 расположены в радиальных пазах корпуса 6 резьбонарезной головки, торец которого закрыт фланцем 1. Гребенки 2 могут перемещаться по конической части втулки 4, в результате чего изменяется расстояние от оси головки до рабочей части гребенки. Втулка 4 связана с тягой 5 и перемещается внутри корпуса 6 (вдоль оси) с сердечником 10 под действием пружины 13 или от рукоятки 11 с шаровым наконечником 8. Тяга 5 связана с втулкой резьбовым соединением, а с сердечником 10 - проточкой, в которую входит стопор 7. Корпус 6 имеет паз, по которому перемещается рукоятка 11. Налад-
ку резьбонарезной гребенки на размер производят по рабочему резьбовому калибру, по эталонной детали или по кольцу, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру резьбы. Наладку на размер резьбонарезных гребенок производят при снятых фланце 1 и стопоре 17. В освободившееся отверстие на шлицы 3 вставляют торцовый ключ, которым поворачивают по резьбе тягу 5 внутри втулки 4. Последняя удерживается от вращения стопором 16, который входит в осевой паз. Вращая тягу 5, можно выдвигать или убирать внутрь корпуса 6 коническую часть втулки 4. При этом гребенки 2 или выдвигаются, увеличивая наружный диаметр резьбы, или сдвигаются к оси головки, уменьшая диаметр резьбы. Автоматическое отключение головки при окончании нарезания резьбы производится кольцом 15, которое упирается в торец детали. Кольцо 15 устанавливают на нужный размер, перемещая на стержнях 14 относительно муфты 9, и фиксируют в нужном положении стопорами 18 в корпусе 12. Муфта 9 выполнена подвижно вдоль корпуса 6, а от проворота удерживается шпонкой-роликом 19. При окончании нарезания резьбы кольцо 15 упирается в торец детали и муфта 9 останавливается. Корпус 6 продолжает перемещаться и фигурный паз 20 муфты 9 поворачивает рукоятку 11 и выводит ее из прямого участка на фигурный участок паза в корпусе 6, направленный в сторону хвостовика. При этом пружина 13 смещает сердечник 10 вместе с клином 4 в сторону хвостовика, сводит гребенки к оси головки и выводит их из резьбы, что позволяет быстро отвести головку в исходное положение.
По сравнению с обработкой резанием метод обработки давлением позволяет экономить обрабатываемый материал, так как отсутствует стружка, удаляемая в процессе резания [1]. Метод является более производительным, а также улучшает физико-механические характеристики материала получаемого изделия.
Наиболее производительным методом обработки металлов давлением является прокатка. В этом случае технология получения изделия сводится к следующим операциям:
прокатке полосы волками с рифлями одного направления; прокатке этой же полосы с рифлями противоположными направления;
резке полосы на мерные заготовки; формообразованию цилиндра из мерной заготовки; сварке вдоль образующей цилиндра.
Недостатком этого способа является то, что несмотря на высокую производительность на первых трех операциях, последующие две не являются высокопроизводительными, и наличие сварного шва нарушает однородность свойств получаемой заготовки. Кроме того, для получения изделия приведенного на рис.1, требуется операция сварки для получения донной части изделия.
Использование заготовки в виде стакана позволяет отказаться от
операций сварки при этом формирование рифлей на внутренней поверхности заготовки может осуществляться методом радиального обжатия на радиально-ковочных машинах или редуцированием заготовки через цилиндрическую матрицу.
Оба метода предполагают следующую последовательность операций
на первой операции происходит формирование первой серии ответных впадин от зубьев пуансона;
на второй - съем полученного полуфабриката с пуансона;
на третьей - отжиг полуфабриката;
на четвертой - формирование второй серии ответных впадин зубьев пуансона противоположного направления;
на пятой - съем полученного полуфабриката с пуансона;
на шестой - термическая обработка.
Получение заданного профиля рифля радиальным обжатием на радиально-ковочных машинах из-за локальности приложения нагрузки требует меньшего технологического усилия. Обладая, более высокой точностью получения требуемых размеров на поверхности заготовки, чем процесс редуцирования, он при этом имеет достаточно низкую производительность.
Принципиальная схема редуцирования цилиндрической заготовки рифленым пуансоном одного направления приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема процесса редуцирования:
1 - пуансон; 2 - заготовка; 3 - матрица
Возможны два варианта реализации этого процесса. Первый, когда длинна рифленого пуансона соответствует длине получаемого полуфабриката на каждом переходе. Второй вариант предполагает использование рифленого пуансона меньшей длины, чем получаемый полуфабрикат [2].
Каждую операцию редуцирования осуществляли, по меньшей мере,
за два перехода, при этом использовали пуансоны кратно меньшей длины, чем длина трубчатой заготовки. Совместное продавливание через калибровочную матрицу пуансона и трубчатой заготовки на первом переходе каждой операции редуцирования производили с упором пуансона в дно трубчатой заготовки. Между переходами на каждой операции редуцирования производили вывинчивание пуансона из трубчатой заготовки со сформированными спиральными рифлями, продольное перемещение которой ограничивали кольцевым съемником, до образования между пуансоном и трубчатой заготовкой пояска взаимосвязи спиральных выступов пуансона и спиральных рифлей трубчатой заготовки, который использовали на следующем переходе редуцирования для упора пуансона и обеспечивали направления формируемых на этом переходе спиральных рифлей (рис. 4).
Рис. 4. Схема инструмента, используемого для формирования рифтов:
1 - заготовка; 2 - пуансон; 3 - спиральный выступ;
4 - корпус штамповой оснастки; 5 - калибровочная матрица;
6 - кольцевой съемник
Предложенный порядок операций редуцирования и режим проведения переходов с использованием короткого инструмента позволил дискретно, последовательно сформировать плавный профиль многозаходных спиральных канавок в трубчатых заготовках с дном за счет ступенчатого
2
П
(возвратно-поступательного) перемещения пуансона вдоль обрабатываемой оболочки при упоре в направляющий технологический поясок винтовой взаимосвязи со сформированным профилем, который обеспечивается неполным вывинчиванием инструмента из полуфабриката на предшествующем переходе редуцирования.
Г еометрическое замыкание инструмента с обрабатываемой оболочкой на всех промежуточных переходах операции редуцирования полного профиля спиральных рифлей служил упором для силового последовательного продавливания через калибровочную матрицу, предотвращая их относительное вращение при перетекании металла обрабатываемой трубчатой заготовки с дном.
Формирование полуготовых осколков ромбической формы на внутренней поверхности трубчатой оболочки корпуса боеприпаса с помощью короткого инструмента, длина которого кратно меньше, чем длина трубчатой заготовки с дном, позволило распределить и заметно снизить усилие распрессовки готовой оболочки с пуансоном адекватно числу переходов последовательного формирования полного профиля спиральных канавок.
Неполное вывинчивание пуансона из обработанного полуфабриката оболочки на промежуточных переходах редуцирования обеспечивало их кинематическое замыкание, винтовую связь посредством технологического пояска, который выполнял роль промежуточного дна, в которое упирался инструмент при последовательном совместном перемещении сквозь калибрующую матрицу. Этот винтовой поясок являлся базой для бесступенчатого и беззазорного направления спиралей формируемых канавок на последующих переходах редуцирования.
Использование неподвижного съемника при вращении реверсивно извлекаемого пуансона обеспечивало точное позиционирование инструмента относительно обрабатываемой трубчатой заготовки, в паре с которой образуется ходовой винт. Учитывая, что угол наклона формируемых в оболочке многозаходных спиральных рифлей меньше угла трения сухого скольжения, при упоре в съемник происходит самоторможение обрабатываемой трубчатой заготовки и пуансон свободно вывинчивается из нее.
В результате проведенного анализа технологий нанесения рифтов на заготовках наиболее оптимальным является метод редуцирования.
Список литературы
1. Кухарь В. Д., Сорвина О.В. Ротационная ковка полых цилиндрических заготовок: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 97с.
2. Пат. 2316403 РФ, МПК7 В 21С 37/20. Способ формирования мно-гозаходных спиральных рифлей / Анпилогов О.А., Казаков И.В., Кузнецов В.П., Серегин Н.А.; заявитель и патентообладатель Казаков И.В. № 2006106113/02; заявл. 28.02.06; опубл. 10.02.08, Бюл. №8. 8 с.
3. Ямников А.С., Волков Д.П. Расчет параметров пуансонов для получения винтовых внутренних канавок на полых цилиндрических заготовках // Инструмент и технологии. 2011. №3. Вып.3. С.43-50.
Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, начальник отдела, [email protected], Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,
Иванов Юрий Анатольевич, зам. генерального директора, [email protected], Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»
THE ANALYSIS OF EXISTING TECHNOLOGIES OF RECEIVING CYLINDRICAL PREPARATIONS WITHRIFLENY
O.N. Mitin, Yu.A. Ivanov
In article the main technologies of receiving cylindrical preparations with a rifleniye are analysed and the most effective is revealed.
Key words: analysis, punch, matrix, rifleniye, reduction.
Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciencess, head of department, [email protected], Russia, Tula, JSC NPO Splav,
Ivanov Yuriy Anatolevich, deputy director general, [email protected], Russia, Tula, JSC NPO Splav
