Способ обработки сложнопрофильных отверстий и устройство для его осуществления

Способ обработки сложнопрофильных отверстий и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обработке резанием отверстий в деталях,имеющих сложнопрофильнуго поверхность входа и выхода инструмента. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение точности обработки за счет прямолинейного направления инструмента в обрабатываемом отверстии. Способ реализуется с помощью устройства, которое представляет собой оправку 2 с установленной в ее расточке с возможностью вращения муфтой 7. В центральном отверстии муфты эксцентрично относительно ее оси установлены кольца 8 и 9, которые устанавливают в зависимости от максимальной величины неуравновешенных сил резания. В результате вращения муфты 7 и колец 8, 9 друг относительно друга втулка 14, несущая инструмент 1, начинает совершать колебательные движения, возвращая вершину инструмента, нагруженного неуравновешенной силой резания, на ось обрабатываемого отверстия. 2 3.п. ф-лы, 14 ил. (С (Л го V Vui. 12

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3779899/25-08 (22) 10.08.84 (46) 07.08.86. Бюл. Ф 29 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) С.Г. Лакирев, В.В. Сергеев, С.В. Сергеев, С.Г. Чиненов и В.II. Пургин (53) 62!.952(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

Ф 961863, кл. В 23 В 35/00, 1980.

Шатии Ю.В. Шпиндельная оснастка:

Справочник. M.: Машиностроение, !981, с. 390-392. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ОТВЕРСТИЙ (57) Изобретение относится к обработке резанием отверстий в деталях, имеющих сложнопрофильную поверхность входа и выхода инструмента. Целью изобретения является расширение техноло„SU 1248727 А 1 (Я) 4 В 23 В 35/00//В. 23 В 4/00 гических возможностей и повышение точности обработки за счет прямолинейного направления инструмента в обрабатываемом отверстии. Способ реализуется с помощью устройства, которое представляет собой оправку 2 с установленной в ее расточке с возможностью вращения муфтой 7. В центральном отверстии муфты эксцентрично относительно ее оси установлены кольца

8 и 9, которые устанавливают в зависимости от максимальной величины неуравновешенных сил резания. В результате вращения муфты 7 и колец 8, 9 друг относительно друга втулка 14, несущая инструмент 1, начинает совершать колебательные движения, возвращая вершину инструмента, нагруженного неуравновешенной силой резания, на ось обрабатываемого отверстия.

2 з.п. ф-лы, 14 ил.

1 12

Изобретение относится к обработке металлов резанием.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей и повышение точности обработки эа счет прямолинейного направления инструмента в обрабатываемом отверстии.

На фиг. 1 изображена схема реали-. зации способа, отражающая форму сверла при обработке входной части отверстия с наклонным входом и установке сверла в жестком патроне; на фиг.2 то же, при обработке основной части отверстия; на фиг. 3 — схема реализации способа при обработке отверстий с фигурным входом и установке инструмента в качающемся патроне, отра. — . жающая форму инструмента при обработке входной части отверстия; на фиг. 4 — то же, при обработке, основной части отверстия; на фиг. 5 схема реализации способа при сверлении отверстий с наклонным выходом и установке сверла в жестком патроне, отражающая форму инструмента при обработке основной части отверстия; на фиг. 6 — то же, при обработке выходной части отверстия; на фиг. 7 схема реализации способа при обработке перекрещивающихся отверстий и установке инструмента в качающемся патроне, отражающая форму инструмента при обработке основной части отверстия; на фиг. 8 — то же, при входе в перекрещивающееся отверстие; на фиг. 9 — схема реализации способа при сверлении вскрытого отверстия и установке инструмента в плавающем патроне; на фиг. 1Π— схема реализации способа при обработке пересе— кающихся взаимно наклонных отверстий и установке инструмента в плавающем качающемся патроне при обработке основной части отверстия; на фиг. 11 то же, при выходе инструмента в наклонное отверстие; на фиг. 12 — устройство для обработки сложнопрофильных отверстий, осевой разрез;. на фиг. 13 — разрез А-А на фиг, 12; на фиг. 14 — разрез Б-Б на фиг. 12.

Основным фактором, снижающим точ— ность обработки сложнопрофильных, участков отверстий, являются неуравновешенные силы резания, отжимающие инструмент от заданного положения.

Для получения точности сложнопрофильных отверстий соответствующей точности нормальных отверстий необходимо

48727

2 уравновесить эти силы. В данном способе предлагается уравновесить силы с помощью сил упругости стебля инструмента 1, для чего необходимо изгибать его на такую величину, чтобы силы упругости равнялись неуравновешенным силам резания, т.е. обеспечивая совмещение вершины инструмента с номинальной осью отверстия . При обра1О ботке отверстий с наклонными (или фигурным) входом, когда калибрующая (направляющая) часть инструмента 1 еще не вошла в обработанное отверстие, достаточно всего одного

15 условия: совмещения вершины инструмента с номинальной осью отверстия.

При заходе инструмента 1 в отверстие с наклонным или фигурным входом инструмент иэгибают в направлении дейст20 вия результирующей от неуравновешенных сил резания в плоскости действия этой результирующей. Величину изгиба назначают в зависимости от величины результирующей от неуравновешенных

25 сил резания, т.е. должно выполняться условие

Y = ах J(— + ) dx+C+D=O, М М(аВ)

A f J E3 Е7 о где 7 — прогиб вершины инструмента;

ЗО . — длина вылета инструмента;

М вЂ” изгибающие моменты от сил и моментов, не связанных с силами резания;

М(ьЯ) — изгибающие моменты от не35 уравновешенных сил резания;

Š— модуль упругости материала инструмента;

7 — осевой момент инерции сечения инструмента;

40 С вЂ” начальный угол упругой линии инструмента в месте крепления его к патрону;

D — прогиб инструмента в месте крепления его к патрону.

При обработке второй группы сложнопрофильных отверстий (вскрытых, с наклонным выходом и т.д.), когда при возникновении неуравновешенных сил резания калибрующая (направляющая)

50 часть инструмента уже находится в обработанной части отверстия, как и в первом случае, необходимо совмещать вершину инструмента с номинальной осью отверстия. Но в этом случае, 55 если не ограничить угол поворота упругой линии инструмента у его вершины Од, то ленточки инструмента могут касаться стенок обработанного отвер1 2 487 27 з стия. В этом случае ленточки могут срезать часть металла за пределами контура отверстия, снижая точность обработанного отверстия и искажая сотовую картину, что приводит к уводам инструмента от номинальной оси отверстия. В связи с этим для второй группы сложнопрофильных отверстий необходимо не только совмещать вершину инструмента с номинальной осью 10 отверстия, но и обеспечивать совмещение изогнутой оси инструмента у его вершины с номинальной .осью отверстия.

Поэтому при обработке сложиопрофильных отверстий инструмент 1 изгибают в направлении действия результирующей от неуравновешенных сил резания в плоскости действия этой результирующей. Величину изгиба выбирают таким образом, чтобы вершина инструмен- 2О та 1 совместилась с осью отверстия, а угол его прогиба вблизи вершины был равен нулю, т.е. должны выполняться условия — dx 1(— + )dx+C+D=O

M(

А ЕЛ Е7. ((M M())

4,1 gJ Я ( где 8 — угол поворота упругой линии .инструмента у его вершины.

Таким образом для осуществления способа в первом случае достаточно дополнительной силы, Р, а для реализа i öèè способа во втором случае необходимы уже две дополнительные силы P

35 и Р2. Так как эти силы должны быть вполне определенной величиной,т.е. тарированные, то проще создать одну силу, чем две, поэтому при обработке отверстий с наклонным (фигурным) вхо40 дом целесообразно применять способ, описанный в первом случае.

Следует также отметить, что при обработке отверстий многозубным размерным инструментом направление не- 45 необходимо, чтобы уравновешивающая сила (сила упругости стебля, вызванная изгибом инструмента) из, еняла о направление г, пределах 180 и свою величину в соответствии с изменением неуравновешенных сил резания, т.е. плоскость изгиба инструмента должна поворачиваться относительно обрабаты

О ваемой детали на 180, при этом вели чина изгиба должна изменяться.

При обработке отверстия многозубо1 разверткой (например, при числе зубьев более 8) направление нвуравновешенйой силы резания и ее величина практически не меняются, поэтому плоскость действия уравновешивающей силы (изгиба) и ее величину можно принять неизменными, не зависящими от поворота инструмента.

Таким образом существуют два направления увеличения точности операций обработки сложнопрофильных отверстий мерным .лезвийным инструментом в зависимости от конструкции детали и применяемого инструмента.

Первое — совмещение вершиныинструмента сноминальной осью отверстияи удержание вершины на номинальной оси при повороте инструмента путем изменения направления и величины изгиба.

Такой способ наиболее применим для операций сверления и зенкерования отверстий,с наклонным (фигурным) вхо.дом.

Второе — совмещение оси инструмента у его вершины с номинальной осью отверстия и удержание оси инструмента на номинальной оси отверстия при повороте инструмента путем изменения направления и величины изгиба. Такой способ наиболее приемлем для опера ций сверления и зенкерования вскрытых отверстий, отверстий с наклонным входом, перекрещивающихся и взаимно наклонных. отверстий. уравновешенной силы и ее величина нестабильны, они зависят от положения режущих кромок и изменяются и раз за один оборот инструмента, где и-число зубьев инструмента. При обработке 5О сложнопрофильных участков отверстия двухзубым инструментом (например, сверлом) направление неуравновешенной силы резания изменяется в пределах 180, а ее величина от нуля до максимума. B .. связи с этим для пол ного уравновешивания сил резания при .обработке двухзубым инструментом

Устройство для реализации способа состоит из несущей инструмент 1 оправки 2 с хвостовиком для крепления устройства на станке. В расточке оправки 2 на радиальном подшипнике 3 и двух осевых подшипниках 4 и 5 посредством кольца 6 установлена соединительная муфта 7 с возможностью вращения вокруг оси оправки 2. В центральном отверстии соединительной муфты 7 установлены нажимные кольца

8 и 9 посредством восьми винтов 10, закрепленных в радиальных резьбовых

1248727 отверстиях соединительной муфты 7 и расположенных в два ряда напротив колец 8 и 9 под углом 90 друг к другу. Кольца 8 и 9, разнесенные в осевом направлении, внутренней цилиндрической поверхностью контактируют посредством двух цилиндрических штырей 11 с подшипниками 12 и 13.

Подшипник 12 установлен на инструмен тальной втулке 14 с коническим внутренним отверстием, в котором закреплен хвостовик инструмента 1, а подшипник 13 посажен на нажимную втулку

15, внутреннее отверстие которой соответствует диаметру направляющей части инструмента 1. Верхний торец нажимной втулки 15 оперт на державку

16 с тремя пазами. Центральный паз державки 16 надет на нижний конец инструментальной втулки 14, выполненной с площадками, расстояние между которыми равно ширине центрального паза, а в два радиальных паза, оси которых совпадают с осью центрального паза, установлены штыри 11 диаметрами, равными ширине радиальных пазов. Державка 16 установлена в отверстии соединительной муфты 7 с возможностью поворота. На верхнем торце инструментальной втулки 14 выполнен паз, стенки которого параллельны .площадкам нижнего конца втулки и контактируют с лысками, выполненными на центральной оси оправки 2.

Сферический торец инструментальной втулки 14 оперт посредством двух колец 17 и сепаратора 18 с шариками на буртик оси оправки 2. Подшипник 13 и нажимное кольцо 9 торцами оперты на крышку 19, жестко прикрепленную к соединительной муфте 7. Снаружи на соединительную муфту посредством болта 20 и гайки 21 прикреплен хомут 22 с поводковым пальцем 23, предназначенным для контакта с выступом корпуса зажимного приспособления (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Предварительно инструмент 1 устанавливают . таким образом, чтобы угол между плоскостью расположения штырей 11 и плоскостью расположения режущих кромок инструмента (например, сверла) был равен углу е(, который вычисляется из следующего соотношения: Кс =Р„ /Р =0,4, .rye P„— радиальная сила резания;

P — тангенциальная сила резания.

Затем в зависимости от максимальной величины неуравновешенных сил резания посредством винтов 10 устанавливают нажимные кольца 8 и 9 с различным эксцентриситетом е относительно центрального отверстия соединительной муфты в направлении расположения штырей 11. При обработке, например сверлении, вскрытого отверстия поводковый палец 23 вводят в зацепление с выступом корпуса зажимного приспособления {не показан).

Далее приводят во вращение сверло либо деталь и сообщают осевое переме20 щение подач Соед ительная муфта 7 посредством поводкового кольца связа" на с зажимным приспособлением, а инструмент 1 — с оправкой 2, поэтому соединительная муфта 7 с нажимными кольцами 8 и 9 вращаются относительно инструмента .1, инструментальной втулки 14 и державки 16. В результа".те вращения указанных элементов один относительно другого инструментальная втулка 14 и нажимная втулка 15

ЗО посредством эксцентрично установлен.— ных колец 8 и 9 начинают совершать колебательные движения в плоскости расположения штырей 11, возвращая вершину инструмента, нагруженного неуравновешенной силой резания, на ось обрабатываемого отверстия. Повод. ковый палец 23 с хомутом 22 устанавливают на соединительной муфте 7 таким образом, чтобы положение обрабатываемой детали, при котором возникают наибольшие неуравновешенные силы резания, приходилось на максимальное смещение инструментальной втулки

14 и нажимной втулки 15.

Формула изобретения

l. Способ обработки сложнопрофильных отверстий с возникновением неравномерного нагружения режущих кромок силами резания, при котором инструменту и детали сообщают относительные вращения и осевое перемещение, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения точности обработки, инструмент на участках обработки отверстия е неравномерным

7 12 нагружением его режущих кромок изгибают в плоскости, соответствующей плоскости максимального значения суммарной неуравновешенной силы ре-. зания, причем вершину инструмента совмещают с осью обрабатываемого отверстия, а параметры упругой линии инструмента назначают в следующей зависимости;

Y = "а (— + ) а+С+П=О, Г М М(4 R)

A ) E3. Е3 где Y - величина упругого смещения

П вершины инструмента;

М вЂ” изгибающий момент на инструменте в плоскости действия неуравновешенных сил резания от сил и моментов, не связанных с силами резания;

М(4В) — изгибающий момент на инструменте от суммарных неуравновешенных сил резания; l — момент инерции инструмента;

E — модуль упругости материала инструмента;

48727 с — длина вылета инструмента;

С вЂ” начальный угол упругой линии инструмента в месте его крепления к патрону; п — прогиб упругой линии инструмента в месте его крепления к патрону.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обработ-

10 ки отверстий с наклонным входом, инструмент изгибают в сторону, противоположную действию неуравновешенных сил резания.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обработки перекрывающихся и взаимно наклон- ных отверстий, инструмент изгибают в сторону действия неуравновешенной силы резания, причем ось инструмен-. .та совмещают с осью обрабатываемого отверстия при условии

g = ) (— + ) dx+C=O.

Г М М(4В) д ) E3 Е1 о

Фиг. 2

1248727

1248727

Фиг. b

1248727.А-М

Составитель Г. Сиротовская

Техред И.l. айдош Корректор N. Демчик

Редактор С. Пекарь

Заказ 416б/10 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4