СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТВОЛА Российский патент 2014 года по МПК B21K21/06 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и пригодно для изготовления стволов с нарезными направляющими частями.

Известен способ изготовления стволов: заготовку-поковку предварительно обрабатывают по наружной поверхности, подрезают ее торцы, выполняют центрирующие шейки и контрольные пояски и осуществляют глубокое сверление. Далее ее термообрабатывают, растачивают глубокое отверстие, выполняют в нем нарезы, затем патронник и окончательно обрабатывают по наружной поверхности, получая готовый ствол (см. книгу Троицкого Н.Д. Глубокое сверление. - М.: Машиностроение, 1971, с.140-141).

При таком способе длина исходной заготовки больше длины ствола с учетом подрезки торцов и отделения темплета с дульной части под образцы-свидетели. Поэтому объемы предварительной и окончательной механической обработки значительны, а коэффициент использования металла (КИМ - отношение массы ствола к массе исходной заготовки - η) не более 30%.

Известен другой способ изготовления стволов (см. патент на изобретение №215670 C1, 17.02.1999 г.), принятый за прототип, содержащий получение и термообработку исходной заготовки (проката или поковки). Затем ее механически обрабатывают с образованием заготовки-трубы, имеющей заходную часть под подпорный центр и поводковую часть в виде большого цилиндра с диаметром исходной заготовки и малого цилиндра с диаметром ≥ наружного казенной части ствола под поводковый центр. Изготовляют из нее радиальным обжатием полуфабрикат с готовой направляющей частью и осуществляют его окончательную обработку с удалением заходной части.

Его преимущество перед предыдущими: КИМ повышается примерно в 2 раза и заготовка-труба технологичнее предыдущей.

Недостаток: из-за кратковременности взаимодействия металла приканального слоя с формообразующей частью оправки, имеющей выступы и впадины, при радиальном обжатии заготовки-трубы получаемая шероховатость нарезной направляющей части не всегда соответствует требуемой и улучшается последующим свинцеванием, что увеличивает трудоемкость ствола.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления ствола, включающем изготовление и термообработку исходной заготовки, ее предварительную механическую обработку с получением заготовки-трубы с заходной и поводковой частями под подпорный и поводковый центры радиально-обжимной машины, получение полуфабриката ствола с нарезной направляющей частью путем радиального обжатия заготовки-трубы на радиально-обжимной машине и окончательную механическую обработку полуфабриката с образованием готового ствола,

перед образованием нарезной направляющей части полуфабриката в отверстии заготовки-трубы радиальным обжатием формируют локальную коническую поверхность, на которой затем радиальным обжатием образуют нарезную направляющую часть.

В предлагаемом способе при радиальном обжатии заготовки-трубы в ее отверстии сначала формируют обжатием локальную коническую поверхность, а затем ее обжимают в нарезную направляющую часть.

Таким решением возрастает продолжительность контакта металла, расположенного на поверхности отверстия и в прилегаемой к ней зоне, с оправкой, на которой он деформируется сначала на конической части в 2-х направлениях, а затем и в 3-х направлениях (координатах) на формообразующей части, имеющей чередующиеся выступы и впадины, бойками РОМы с образованием в поковке нарезной направляющей части и готовой или максимально приближенной к ней наружной поверхности ствола. Благодаря этому улучшается чистота (уменьшается шероховатость) поверхности направляющей части канала ствола и отпадает необходимость ее свинцевания после радиального обжатия.

Технические решения с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что предлагаемый способ промышленно применим, имеет существенные отличия, является новым и поэтому соответствует критерию «изобретение».

Сущность предлагаемого поясняется чертежом, где представлены продольные сечения подпорного центра 1, получаемой радиальным обжатием бойками 2 из заготовки-трубы поковки 3, закрепленной заходной частью 4 в подпорном центре 1, поводковой частью 5 в поводковом центре 6 с внутренними радиальными зубьями или торцевыми зубьями.

Обжатие заготовки-трубы бойками 2 осуществляется на оправке 7, имеющей нарезную часть 8 длиной l и параметрами d_i по выступам и впадинам для формирования соответственно нарезов и полей и коническую часть 9 длиной l₀ и диаметром d_к, который меньше диаметра d₀ отверстия заготовки-трубы (для пулемета «Корд» d₀=15 мм).

При этом диаметр исходной заготовки в поводковой части - D₀=57 мм, а заходная часть бойков своими углами α₁-α₄ (см. ОСТ В3-6011-85. Заготовки стволов калибров 4,5÷30 мм. Типовой технологический процесс холодного радиального обжатия, лист 30), образуют снаружи поковки ствола пулемета «Корд» деформируемый участок длиной L₀ не более 40 мм.

Между длинами конических поверхностей поковки ствола выполняется условие L₀>l₀. И такое же условие выполняется между d_к<d₀ для беспрепятственного перемещения оправки по отверстию заготовки-трубы в зону расположения бойков РОМы.

Обжатие ее осуществляется так: она подается манипулятором, не показанным на чертеже, в зону расположения подпорного 1 и поводкового 6 центров; последний перемещается в осевом направлении слева направо, и хвостовик поводковой части заготовки-трубы оказывается в гнезде центра 1, после чего внутренние радиусные зубья поводкового центра 6 внедряются в зону пересечения боковой и торцевой поверхностей большого цилиндра диаметром D₀ поводковой части заготовки-трубы.

При обжатии ее бойками 2, совершающими возвратно-поступательные перемещения относительно ее, происходит 2-х и 3-х мерная деформация ее материала, как указывалось раньше в зонах бойков и оправки, причем при отходе бойков 2 от нее она зубьями поводков центра 6 вращается вокруг своей продольной оси и подается в осевом направлении в зону заходной части бойков 2.

Они этой частью деформируют металл заготовки-трубы сначала на коническую часть 9 оправки 7, а затем калибрующей частью бойков этот металл деформируется на нарезной калибрующей части 8 ее с образованием чередующихся между собой полей и нарезов на направляющей части с минимальной шероховатостью у получаемой поковки 3 благодаря возрастанию времени контакта металла с оправкой, имеющей дополнительную коническую часть 9.

Постепенным обжатием металла заготовки-трубы от основания до вершины конической части 9 оправки увеличивают продолжительность, улучшают шероховатость соответствующего участка поковки 3, который с вершины конической части оправки переходит на нарезную калибрующую часть 8 ее, где формируют направляющую часть в виде полей, нарезов и граней последних.

При этом донья будущих нарезов уже сформировались на вершине конической части оправки и имеют соответствующую шероховатость, которая улучшается дополнительным обжатием их на выступах нарезной части оправки 7.

Будущие поля являются также частью периметра конической поверхности единичной длины на выше указанной вершине оправки 7 и имеют, как и нарезы, уже соответствующую шероховатость и будут образованы металлом этого периметра и иметь за счет дальнейшего обжатия на остальной части оправки минимальную шероховатость, а грани нарезов будут образованы металлом зоны, прилегающей к отверстию заготовки-трубы.

При реализации данного способа в стволе калибра 12,7 мм пулемета «Корд» размеры по доньям 8-ми нарезов d_н=13,0 мм, шириной В_к=2,82 мм, глубиной h=0,15 мм, и при ширине полей В_п=2,15 мм (указаны параметры хромированной направляющей части) оценим изменение периметра направляющей части за счет нарезов и полей по сравнению с гладким периметром отверстия, полученного на вершине конической части оправки, принимая его диаметр ⌀13 мм.

Периметры гладкого отверстия П_гл=3,14×13=40,82 мм,

граней нарезов П_гр=8×2×0,15=2,4 мм,

нарезов П_н=8×2,82=22,6 мм,

полей П_п=8×2,15=17,2 мм.

Суммарный периметр нарезной части

П_Σ=П_гр+П_н+П_п=2,4+22,6+17,2=42,2 мм.

Увеличение ее периметра по сравнению с периметром отверстия на вершине конической части оправки

$$\Delta П=\frac{{П}_{\Sigma }-{П}_{гл}}{{П}_{гл}}=\frac{\mathrm{42,2}-\mathrm{40,82}}{\mathrm{40,82}}\cdot 100\%=\mathrm{3,38}\%$$ .

Следовательно, периметр нарезной направляющей части формируется в поковке в основном за счет периметра гладкого отверстия, образованного на вершине конической части оправки.

Таким образом, благодаря увеличению продолжительности контакта металла заготовки-трубы сначала с конической частью оправки, а затем и нарезной частью ее улучшается шероховатость нарезной части канала получаемой поковки и отпадает надобность в освинцевании его перед хромированием.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стволов с нарезными направляющими частями. Из исходной заготовки путем механической обработки получают заготовку-трубу. Заготовка-труба имеет заходную и поводковую части под патронный и поводковый центры радиально-обжимной машины. Из заготовки-трубы радиальным обжатием получают полуфабрикат с нарезной направляющей частью, который подвергают окончательной механической обработке и получают готовый ствол. При радиальном обжатии в отверстии получаемой поковки сначала формируют локальную коническую поверхность, которую затем обжимают с получением нарезной направляющей части. В результате обеспечивается повышение чистоты поверхности направляющей части ствола, полученной радиальным обжатием, что позволяет снизить трудоемкость изготовления ствола. 1 ил.

Способ изготовления ствола, включающий изготовление и термообработку исходной заготовки, ее предварительную механическую обработку с получением заготовки-трубы с заходной и поводковой частями под подпорный и поводковой центры радиально-обжимной машины, получение полуфабриката ствола с нарезной направляющей частью путем радиального обжатия заготовки-трубы на радиально-обжимной машине и окончательную механическую обработку полуфабриката с образованием готового ствола, отличающийся тем, что перед образованием нарезной направляющей части полуфабриката в отверстии заготовки-трубы радиальным обжатием формируют локальную коническую поверхность, из которой затем радиальным обжатием получают нарезную направляющую часть.