Способ комбинированной чистовой обработки отверстий и инструмент для его осуществления

Способ комбинированной чистовой обработки отверстий и инструмент для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: .обработка металлов давлением, поверхностное упрочнение, обработка малопластичных материалов. Сущность изобретения: резание и. поверхностное пластическое деформирование осуществляют инструментом, который устанавливают под углом к оси обрабатываемой детали, которой сообщают вращение. а инструменту - движение подачи. Перед подрезанием инструмент устанавливают . под углом, по величине разным углу самоподачи , но противоположным ему по знаку. г. При обработке пластическим деформированием инструмент устанавливают под углом самоподачи. Величина подачи и угол р наклона инструмента связаны между собой соотношением .:...; . arccos VT--SR 2 где Sp - максимально допустимая величина подачи при обработке резанием, мм; b - расстояние между крайними точками контакта инструмента и обрабатываемого отверстия, мм. Инструмент для осуществления описанного способа содержит оправку , сепаратор с деформирующими Ступенчатыми роликами, спорный элемент, средство для подрезки припускай регулировочный узел. Первая и вторая ступени роликов , расположенные со стороны, противоположной хвостовику, выполнены в виде прямого и обратных конусов, сопряженных большими.основаниями. Средство для подрезки припуска расположено в зоне сопряжения и выполнено в виде режущей кромки. На поверхности роликов за,режущей кромкой выполнен переходной поясок. Узел регулировки имеет сменное упорное кольцо и опорный элемент. Опорный элемент выполнен конусным, из двух частей, одна из которых установлена неподвижно, а другая смонтирована с возможностью регулировочного осевого перемещения. Предложены варианты выполнения переходного пояска, 2 с.п, ф-лы, 2 з.п. ф-лы. 11 ил. м

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

BEQO>ACTI30 СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 1 (21) 4893595/27 (22) 10, 10.90 (46) 23.02.93. Бюл. Лй 7 (71) Белорусский политехнический институт (72) В.А.Гулецкий, А.M.Êàðâàöêèé и А.B.Кусяк (56) Авторское свидетельство СССР

М 214287. кл. В 24 В 39/00, 1968.

Чистасердов П.С. Комбинированные инструменты для отделочно-упрочняющей

" обработки. Минск. Беларусь, 1977, с. 79-80. рис, 36 "б". (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: .обработка металлов давлением, поверхностное упрочнение, обработка малапластичных материалов.

Сущность изобретения: резание и поверхностное пластическое дефармирование осуществляют инструментом, который устанавливают пад углом к аси обрабатываемой детали, которой саобшают вращение.

: а инструменту — движение подачи. Перед подрезанием инструмент устанавливают . под углом, па величине равным углу самоподачи, но противоположным ему по знаку.

-. При обработке пластическим дефармироаанием инструмент устанавливают под углом самоподачи. Величина подачи и угол у наИзобретение относится к обработке металлов давлением и мажет быть использована для обработки поверхностей в деталях, преимущественна, из малапластичных материалов многораликавым инструментам, (51)5 В 24 В 39/00, 39/02 клона инструмента связаны между собой соотношением. p>= arccos

Б ь2 с где Sð —. максимально допустимая величина подачи при обработке резанием, мм; 0— расстояние между крайними точками контакта инструмента и обрабатываемогоотверстия, мм. Инструмент для осуществления описанного способа содержит оправку. сепаратор с дефармирующ, ми ступенчатыми роликами; спорный элемент, средства для подрезки припуска и регуллра. вочный узел. Первая и вторая ступени роликов, расположенные со стороны, противоположной хвостовику, выполнены в виде прямого и обратных конусов, сопряженных большими оснавачиями. Средство для подрезки припуска расположено в зоне сопряжения и выполнена в виде режущей кромки. На поверхности роликов за,режущей кромкой выполнен переходной поясок.

Узел регулировки имеет сменное упорное кольца и опорный элемент. Опорный элемент выполнен конусным, из двух частей, одна из которых установлена неподвижно, а другая смонтирована с возможностью регулировочного осевого перемещения. Предложены варианты выполнения переходного пояска. 2 с.п, ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Цель изобретения — повышение производительности и качества обработки.

Способ осуществляется следующим образам. Ступенчатому коническому ролику при прямом хада инструмента (фиг. 1,2) со179б429

S 2pв - (о — 2 ) S

5р Z (0-2о) 2 (0 — б) Sc =Sp z

С0= 2 KD =2

&=a rctg кО

V-S, ——

Х общают движение подачи. а детали — вращательное движение. При входе ролика в отверстие за счет разности диаметра инструмента и диаметра отверстия ролики начинают вращаться вокруг своей оси. Так как ролики развернуты в направлении. противоположном углу самоподачи (фиг.2), то при вращении роликов за счет подачи инструмента происходит их перемещение в осевом направлении. Благодаря этому, а также наличию заостренной передней кромки иБи перехода ступенек ролика и углу у1 происходит срезание или подрезание роликом верхней части поверхностного слоя отверстия. Угол у1 выбирается в пределах

50-70, т.к. при малых углах у1 затруднен . процесс резания, а при углах у1> 70-75

- . ухудшаются условия обработки. Передняя кромка перехода ступенек ролика CD (фиг,3), срезая или подрезая поверхностный слой отверстия (фиг.4) перемещает его на линию (фи-.з). Предыдущий ролик сдвигает стружку кромкой с С" D" на линию mn, а последую,ий ролик кромкой С 0 сдвинет стружку на линию myna. Подача на ролик в зависимости от угла поворота ролика р1 выбрана такой, чтобы достигалось перекрытие каждым последующим роликом, (т.е. его режущей кромкой) следа от кромки предыдущего ролика для предотвращения попадания отделившейся стружки под ролик

Обработку указанным способом желательно вести с направленным потоком СОМ, удаляющим стружку. После осуществления прямого хода инструмента и выхода ролика из отверстия, ролик разворачивается таким образом (фиг. б,7), что вступает в работу задняя часть ролика. В результате поворота обеспечивается требуемый задний угол az и натяг i. Меняется подача ролика на проти. воположную, происходит обратный ход инструмента, Во время обратного хода происходит ППД отверстия, т.к. кромка В ролика закруглена и ролик установлен под благоприятным для процесса ППД углом самоподачи. На фиг. 3 представлена схема обработки поверхности отверстия, по которой рассчитаем подачу на ролик для прямого хода инструмента. Порядок расчета следующий (формулы даются применительно к схеме обработки — "деталь вращается, инструмент совершает движение подачи, сепаратор с роликами является ведомым)": а) выбираем (из экспериментальных или справочных данных) подачу на ролик Sp или на оборот детали S nðè обратном ходе инструмента. В случае-использования значения

$р переход к S осуществляем по следую щей формуле:

30 где z — количество роликов. D — диаметр отверстия; d — диаметр ролика, б) определяем подачу на один оборот сепаратора при обратном ходе инструмента в) определяем угол р при обратном ходе инструмента

S, = л0tg rp или p= arctg

Sc

zr D

Если есть соответствующие данные по выбору угла самоподачи, р, то можно обойтись без выполнения пунктов а), б), в). г) переходим к расчету прямого хода инструмента с учетом того, что lpl = lp> I u определяем расстояние между точками С и

D (см. фиг. 4 сечение В-В) ОК= о

t — припуск на обработку

О0 ОК—

=з %:Ф:К

2 2

После преобразований, обозначив расстовиие межву С и D оуквои b. получим b=CD=

= 2 1(д — C) д) решаем систему уравнений с целью определения допустимой подачи на ролик при прямом ходе инструмента х +у =b2 — уравнение окружности

+ — = 1 — уравнение прямой, У

Sp tg $р проходящей через точку С, где д- угол наклона винтовой линии, образующейся при обработке отверстия. где 0 —; S — подача на оборот детали.

Из второго уравнения выражаем Y u подставляем в первое уравнение

1796429

10

Его дискриминант

2Х,/р

Sp=

Х + b2 Х2

tg0

X=b COS />1

X+ (S,-- — =b.

Х 2 г

t9

После раскрытия скобок получаем квадратное уравнение:

Sp +Sp — — (- — + - > )= 0. г- 2Х Х г

190 920

Хг

2Х «„Х +xг ь-г

tge tg 0

Искомое значение Sp (нас интересует лишь положительное значение Sp):. После упрощений получим

Х (отрезок С2Р фиг.3) — координата точки С по оси Х (другими словами зто проекция кромки Ср. повернутой на угол р1 на ось X).

T.ê. из фиг. 3 следует, что <СрС2=< то

С2 Р у>1=агссоз =агссаз

Подставляя значение Х в выражение продольно и подачи, получаем

Вышеприведенный расчет характерен для первого варианта, когда I pl= I р1 I . В случае же, когда р1 устанавливается кезависимо. От р, то порядок может быть несколько иным, а именно — вначале определяется необходимая подача S p npu . прямом хода, а уже по подаче определяется угол установки роликов при прямом хоДе У1

g+ 2g Sp+b р1- агссоз

Т.к. при прямом ходе инструмента, вследствие малого угла разворота ролика и условия перекрытия следов ролика,.используются небольшие продольные подачи, то угол стремится к 90О, à tg У вЂ” к бесконечности. Например, при подаче при прямого хода S= 0,1 мм/об и Р= бО мм, О =arctg 60 о

89,97 . Поэтому при делении íà tg6

1 получаются очень малые величины, которыми можно с достаточной для практических расчетов точностью прeíåáðå÷ü, В итоге получаем выражение:

Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет радиального и угловога регулирования роликов, повышения качества и точности обработки . и уменьшения габаритов за счет размещения средства для подрезки непосредственно на деформирующем ролике.

Предлагаемый инструмент поясняется графически фиг.8, где представлен общий вид инструмента. Инструмент состоит из установленной в инструментодержателе 1 оправки 2, на которой по ре.-ьбе установлена регулиравочная втулка 3. Инструмент содержит конические ступенчатые ролики 4, установленные в сепараторе 5 и опирающиеся на опорный îíóñ,,состоящий из двух частей, одна из которых б неподвижна, а вторая 7 имеет возможность осевого перемещения благодаря тяге 8, которая связана со втулкой 9, на которой сидит часть 7 посредством штифта 10. Штифт 10 перемещается в пазу оправки 2. Для регулирования хода тяги 8 служат ограничители 11. От выпадания из пазов сепаратора 5 ролики 4 предахраняются крышкой 12. Передняя кромка перехода ступенек ролика выполнена заостренной. Раскатка работает следующим образом. С помощью регулировочнай втулки 3 раскатка устанавливается на требуемый размер. Тяга 8 связана с приводным механизмом, например, с пневмо-(гидра)цилиндром. устанавливается необходимый задний угол Ql и пало>кение тяги фиксируется правым ограничителем 11. Ролик 4 расположен пад углам pl. Противоположным по знаку углу самопадачи при прямом ходе инструмента, что обеспечивается тем, чта пазы : †. паратора 5 (фиг. 9} выполнены пад треауемым углам. Детали сасбщается врзщательнае, а . нструм:-;ту — движение по..,ачи (рассчитанное па формулам). При входе инструмента в отверстие ролики 4 осуществля От срезание припуска, при этом осевая

1796429 сила воспринимается опорным кольцом 13, которое жестко связано с сепаратором 5 и упорным подшипником 14. После осуществления прямого хода и выхода роликов из отверстия, тяга 8 перемещается влево и ге штифт 15 упирается в левый ограничитель

11. За счет этого устанавливается требуе мый задний угол а, необходимый для осуществления процесса ППД задней частью ролика. Деталь продолжает вращаться в ту же сторону, а направление продольной подачи меняется на противоположное. При обратном ходе ролик уже под углом самоподачи осуществляет ППД стенок отверстия..В этом случае осевая сила воспринимается опорным кольцом 16, упорным подшипником 17 и прижимом 18, свяэайным резьбой с сепаратором 5. Необходимо отметить, что при обратном ходе инструмента возможен случай, когда заостренная кромка Б (фиг.9) после поворота ролика будет непосредственно контактировать с опорным конусом 6, Чтобы повысить стойкость как ролика, так и опорного конуса у передней кромки перехода ступенек ролика выполнен цилиндрический (конический) поясок 19. В этом случае при повороте ролика

: с конусом 6 будет контактировать не заостренная режущая кромка В, а место перехода пояска 19 и основного конуса ролика 4. Кроме того, при установке заднего угла ролика при обратном ходе лнструмента, не всегда автоматически обеспечивается оптимальный натяг под ППД. Это приводит к снижению точности и качества обработки деталей.

Чтобы устранить этот недостаток опорное кольцо 16 (фиг.8) выполнено с возможностью регулирования своего положения в осевом направлении (например, опорное кольцо 16 устанавллвается для обратного хода эа счет диска 20, который может быть . сменным и разной толщины (комплект дисков). Устанавливая перед обработкой детали необходимый зазор между опорным кольцом 16 и торцом цапфы ролика 4, можно в каждом конкретном случае выбрать опти - мальный натяг под обработку ППД при обратном ходе инструмента, При описании конструкции не были упомянуты следующие позиции: 21 крышка защитная, 22 — стопорное кольцо.

Пример. Обработку проводят на модернизированном токарно-винторезном станке! К62. Данные заготовки: материал — СЧ18, внутренний диаметр 60 мм, длина 100 мм. Данные раскатки: материал роликов ШХ-15, количество роликов — 10. диаметр роликов — 9 мм, угол роликов — 60, передняя кромка перехода ступенек ролика выполнена заостренной, Предварительная обработка — зенкерование (Н9, !4=3,2 мкм). Производство сред-

5 несерийное.

Сравниваем два варианта дальнейшей обработки отверстия: 1 вариант: развертывание (получаем Pa = 0,8 мкм).

Неполное штучное время, учитывающего

10 трудоемкость обработки

Т =5,5 мин 0,8=4,4 мин., где 0,8 — поправочный коэффициент для чугуна.

Раскатывание (обычное, получаем

15 Ра=0 4-0,1 мкм)

Тнш =6,5 мин 0,8=5,2 мин

Общее

Т ш (1 вариант)=4,4+5,2=9,6 мин.

2 вариант: после зенкерования следует раскатывание предложенным способом с использованием прямого и обратного хбдов: (получаем R>-0,4-0,1 мкм). Чтобы сравнить раскаты вание по первому и второму вариантам, расчет обратного хода при раскатывании по 2 варианту будет вести с той же подачей, что и в 1 варианте, а именно S =0,8 мм/об. (7 с. 41). Рас ет начинаем с установления величины самоподачи для обратного хода инструмента. Применительно к нашей схеме обработки(деталь вращается, инструмент перемещается вдоль оси детали, сепаратор является ведомым) вычисляем подачу на одлн оборот сепаратора

35, (20 — Щ с= а =

2 60 — 9 (60 — 18)

=0;8 = 1,943 мм/об

Определяем угол самоподачи р р- arctg =arctg 0,59О.

- >с 1,943 лО х 60

Переходим к расчету прямого хода инструмента р t I=! p I =0.59 . Принимая

2t=0,2 мм считаем величину Ь

I — i = 2 01(Q-0 )

= 1,88679б2 .

Вычисляем допустимую подачу

= 1,8867962

Sp= b

1 — cos (0,59 ) =0,02 мм!об.

Подача на оборот детали

5 Z O-г ) 2 (0 — d) 10

1796429

1+ Д + ß

Со= .

100+15 2

0,08 500

10 60 -® =008 1 б

2 (60 — 9)

Если подсчитать основные технологиче-. ское время для прямого хода, то ано будет следующим 5

Взяв (l3+ tQ) равны 15 мм, а п=500 10 аб/мин, получаем

Сравним первый и второй варианты обработки отверстия: раскатывание по первому варианту сравнима па режимам обработки с обратным ходам предлагаемого способа (второй вариант). Увеличение 20 неполного штучного времени для раскатывания по второму варианту по сравнению с раскатыванием по первому варианту произойдет эа счет прямого хода (резания), причем на величину основного техналагиче- 25 ского времени, т.к. время на установку инструмента и другое вспомогательное время уже учтены, Поэтому общее Т«(2 вариант)=5,2+2,9=8,1 мин. Таким образом, за счет исключения дополнительной обработ- З0 ки отверстия другим инструментом в данном случае — развертывания) повышается производительность обработки, выраженная в уменьшении трудоемкости

Т«(2 вариант) < T«(1 вариант). 35

Здесь необходимо отметить, что приведенный пример дает практически максимальное время обработки для прямого хода инструмента, т.к. угол р1 близок к своему минимальному значению 0,59Π— это 0 35, В случае же применения более высокого значения р1 подача возрастает и время обработки уменьшится, Кроме того, т.к. при прямом ходе инструмента производится частичное ППД стенок отверстия, то для обратного хода можно несколько увеличить режимы обработки по сравнению со справочными. Это тоже сократит время на.-. обработку и еще более повысит производительность предлагаемым способом, В приведенном примере используется исходная шероховатость F4--3.2 мкм, Предлагаемый способ позволяет обрабатывать поверхности и с более грубой исходной шероховатостью, например, при исходной Ra=8 N|KM обработки предложенным способом ростигается шероховатость R>=0,45-0,65 мкм.

Традиционный способ обработки отверстий раскатками не позволяет получить такой параметр шероховатости поверхности без дополнительной обработки другим инструментом при исходном Ба=8 мкм, т.к. пластические воэможности чугуна ограничены.

Таким образом, с помощью заявленных обье кто в можно сократить затраты на подготовку исходной поверхности перед раскатыванием, т.е. ссуществить одним инструментом черновую и чистовую обработку поверхности детали, чта повышает производительность обработки.

Формула изобретения

Способ комбинированной чистовой обработки отверстий, заключающийся в последовательном подрезании припуска и поверхностном пластическом дефармировании, при котором инструмент устанавливают пад углом к оси обрабатываемой детали, которой сообщают вращательное движенИе, а инструменту — движение подачи; отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки преимущественно при обработке малопластичных материалов, перед подрезанием инструмент устанавливают пад углом, па вличине равным углу самоподачи, но противоположным ему по знаку, а при обработке пластическим деформированием инстр мей1 устайавлива:ат под углам самаподачи, изменяют направление подачи инструмента на противоположное, при этом величина подачи и угол наклона инструмента у связаны между собой следующим соотЯ ношением: у = агссоз 1 — —, b2 где Яр — максимально допустимая величина подачи на инструмент при обработке резанием, мм;

Ь вЂ” расстояние между крайними точками контакта инструмента и обрабатываемао го отверстия, мм.

2. Инструмент для комбинированной чистовой обработки отверстий, содержащий оправку. размещенные на оправке сепаратор с деформиру ащими ступенчатыми роликами, опорный элемент, саедство для подрезки припуска и регулировочный узел, 179б429

12 отличающийся тем. что, с целью повышения качества и точности обработки и уменьшения габаритов за счет размещения средства для подрезки непос"„едственно на деФормирующем рол1лке, расширения технологических воэможностей за счет радиального и углового регулирования роликов; первая и вторая ступени роликов, . расположенные со стороны, противоположНоА хвостоаику, выполнены соответственно в виде прямого и обратного конусов, сопряженных аольшими основаниями, г средство для подрезки. припуска расположено в зоне упомянутого сопряжения ступеней и выполнено в виде режущей кромки, при этом на . рабочей поверхности роликов последовательно "à "режущей кромкой выполнен переР ОЯР2ОЫ А ОР ходный поясок, а узел регулирования вы; полнен в виде сменного упорного кольца, размещенного на сепараторе со стороны режущей кромкй рычага, и опорного элемента, выполненного конусным, из двух последовательно установленных на оправке частей. одна из которых установлена неподвижно, а другая — смонтирована с возможностью регулировочного осевого

- перемещения.

3. Инструмент по и. 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что переходный поясок выполнен цилиндрическим.

4. Инструмент по и. 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что переходный поясок выполнен коническим.

1796429

Р лоУр уюо

tfprmwzu xud йМ 5

Фиг. 7

1796429

1g 20 д Л Ю

Составитель В.Шаброва

Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор Т.Шагова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 620 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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