Способ обработки глубоких отверстий и инструмент для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием. Цель изобретения - повышение точности обработки посредством уменьшения поперечных и угловых колебаний инструмента. Детали 1 сообщают вращение, а инструменту 2 - поступательное движение. Инструмент 2 базируется по поверхности обрабатываемого отверстия с помощью двух рядов направляющих в виде тел качения 3 и 4. Корпус 5 инструмента 2 расположен на ряде опорных элементов в виде тел качения, взаимодействующих через опорные кольца 7 с соседними рядами направляющих элементов. При обработке отверстия в детали 1 сообщают ряду направляющих элементов 4 вращательное движение в направлении, противоположном направлению вращения элементов 3, причем частота вращения направляющих элементов 3 4 равна частоте вращения детали. Сепаратор 10 первого ряда тел качения предохраняет их от распадания на корпусе 5, а другой сепаратор со стороны крепления корпуса 5 на стебельной части представляет собой втулку 8 размещенную концентрично корпусу 5 и вращающуюся относительно него. 2 с.п. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1509194 д 1

4 В 23 В 51/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10 5 7 6 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4264607/31-08 (22) 18.06.87 (46) 23.09.89. Бюл. № 35 (71) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза Устинова Д. Ф. (72) Н. С. Силин (53) 621.951.46 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1047617, кл. В 23 В 51/00, 1980. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ

ОТВЕРСТИЙ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО

ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов резанием. Цель изобретения — повышение точности обработки посредством уменьшения поперечных и угловых колебаний инструмента. Детали 1 сообщают вращение, а инструменту 2 — поступательное движение. Инструмент 2 базируется по по2 верхности обрабатваемого отверстия с помощью двух рядов направляющих в виде тел качения 3 и 4. Корпус 5 инструмента 2 расположен на ряде опорных элементов в виде тел качения, взаимодействующих через опорные кольца 7 с соседними рядами направляющих элементов. При обработке отверстия в детали 1 сообщают ряду направляющих элементов 4 вращательное движение в направлении, противоположном направлению вращения элементов 3, причем частота вращения направляющих элементов 3,4 равна частоте вращения детали. Сепаратор 1О первого ряда тел качения предохраняет их от распадания на корпусе 5, а другой сепаратор со стороны крепления корпуса 5 на стебельной части представляет собой втулку

8, размещенную концентрично корпусу 5 и вращающуюся относительно него. 2 с.п. и

4 з.п.ф-лы, 5 ил.

С::

1509194

Изобретение относится к обработке металлов резанием.

Цель изобретения — повышение точности обработки посредством уменьшения поперечных и угловых колебаний инструмента.

На фиг. 1 изображен инструмент для обработки глубоких отверстий и кинематическая схема реализации способа; на фиг. 2 — схема устранения погрешности поперечного сечения отверстия; на фиг. 3 —— двухлезвийная головка; на фиг. 4 — узел на фиг. 3; на фиг. 5 — схема установки инструмента на станке.

Детали 1 сообшают вращательное движение с частотой и, а инструменту (сверлу с режущими лезвиями) 2 — поступательное движение S. Сверло 2 на поверхности обрабатываемого отверстия базируется на участке l с помощью двух рядов направляющих элементов, которые могут быть выполнены как в виде твердосплавных шпонок, так и в виде тел 3 и 4 качения (шариков). В процессе обработки отверстий корпус 5 с закрепленными режущими лезвиями ориентируется неподвижно относительно детали 1 и рядов тел 3 и 4 качения.

Корпус 5 сверла 2 расположен на ряде опорных элементов в виде тел 6 качения, взаимодействующих только с поверхностью этого корпуса 5 и через опорные кольца 7 с соседними рядами направляющих элементов. Направляюгцие элементы в виде тел 3 и 4 качения взаимодействуют одновременно и с деталью и с опорными кольцами 7. При обработке отверстия в детали 1 сообщают ряду направляющих элементов 4 вращательное движение с частотой пз, которое осугцествляется посредством длинномерной втулки 8.

Направляющие тела 3 качения, поджатые силами резания к поверхности отверстия детали I, перемещаются с окружной скоростью, определяемой частотой вращения детали. Тела 3 качения свободно перекатываются по дорожкам качения опорных колец 7, установленных на корпусе с кольцевым зазором. Действующие на тела 3 и 4 качения первого и второго рядов сверла 2 окружные усилия воспринимаются через опорные кольца 7 средним (общим) рядом направляющих тел 6 качения. Последние имеют свободную частоту вращеия и допускают свободу окружного перемещения на поверхности корпуса 5 только под действием сил качения, действующих в зонах контактирования тел качений и опорных поверхностей (дорожек качения). В связи с тем, что силы качения практически незначительны изза малого коэффициента качения, характеризуюшегося величиной в диапазоне К=

0,000! — 0,005, радиальные усилия, вызывающие перемещения тел 6 качения в среднем ряду, достигают незначительной величины.

Средний ряд направляющих тел качения развивает такую частоту, при которой достигается равновесие радиальных усилий, дей5

10 !

20.

ЗС

55 ствующих на прилежащих рядах направляющих. Равновесию радиальных усилий способствует осуществление врашательного движеня тел 4 качений взаимно противоположно направлению движения первого ряда с частотой и,,,равной частоте вращения детали

1 и направляющих тел 3 качения. После очередного поворота детали 1 ось О инструмента практически остается неизменной.

Если при вращении с частотой и направляющих элементов 3 первого ряда вто-рым рядом прослеживают возникшую при обработке погрешность поверхности, то второй ряд с направляющими элементами 4, вращающимися с частотой п, противоположно первым и с равной частотой вращения относительно детали 1, приводит к уравнению перемещений OF,li и ОР l, вызываемых базированием рядов направляющих элементов на поверхности отверстия с первичной погрешностью. При образовании кинематической компенсации смешений оси О корпуса образуется калибрующей вершиной резца отверстие с фактическим радиусом r, а дальнейшие явления по нарастанию погрешности отверстия детали 1 стремятся на протяжении всего цикла обработки к нулевым значениям.

Инструмент имеет последовательно расположенные на корпусе ряды направляющих опорных элементов 3, 6 и 4 и узел для настройки диаметрального размера по направляющим элементам, режущий блок в виде сверла 2, установленного в передней части корпуса 5. Между каждыми двумя соседними рядами направляющих опорных элементов 3 и 4 установлен ряд опорных элементов 6, взаимодействующих только с корпусом 5.

При этом тела качения рядов опорных элементов взаимодействуют с дорожками качения колец 7, втулкой 8 и кольцами 9.

При этом кольца установлены с некоторым кольцевым зазором на корпусе 5. Сепаратор 10 первого ряда тел 3 качения предохраняет их от распадания на корпусе 5, а другой сепаратор со стороны крепления корпуса 5 на стебельной части представляет собой длинномерную втулку 8, размешенную концентрично корпусу 5.

При этом длинномерная втулка 8 установлена на корпусе 5 с возможностью вращения относительно корпуса. Торец втулки 8 посредством другой сменной втулки 11 связан с одним рядом направляющих опорных элементов 4. Узел настройки диаметрального размера по направляющим опорным элементам инструмента включает цилиндрическую прорезную пружину 12 и мерную кольцевую прокладку 13, а в другом варианте исполнения конструкции (фиг. 5) нажимной узел выполнен в виде пружины и нажимной гайки 14.

На фиг. 4 торец длинномерной втулки 8 имеет возможность через опорное коль1509194

Форл1 ула изобретения цо 7 с дорожкой качения контактировать с поочередно размешенными кольцами 15, выполненными из фрикционного материала.

Кольца 15 свободно размешеHhl на корпусе

5 и опираются на торцы опорных колец 9 первого ряда направляющих элементов 3, Длинномерная втулка 8 инструмента по длине может быть выполнена составной, Сочленение отдельных частей втулки 8 осушествляется с помощью выступов а, выполненных на их торцах, и соответствуюгцих пазов. Сопряжения llo боковым HOI3epxHocтям выступов а и пазов осуществлено непосредственно по выполненным наклонным сторонам б, обеспечиваюшим беззазорную передачу крутящего момента от привода станка. В зоне выполнения этого сочленения частей на внутренней поверхности втулки имеется цилиндрический учсток г, охватывающий поверхность корпуса по ходовой посадке.

Опорный участок обеспечивает центрирование составных частей по длине корпуса 5 и выполняет дополнительную функцию распределенных опор длинномерно втулки 8, повышающих устойчивость этой втулки в целом.

При настройке инструмента для работы подбором прокладки 13 или поворотом гайки

14 нажимного узла устанавливают превышение диаметра по рядам направляющих элементов инструмента над диаметром двухрезцового блока, установленного в корпусе 5. При этом установленное превышение диаметра по направляюшим элементам 3 и 4 обеспечивает предварительный натяг при вводе инструмента в обрабатываемое отверстие детали. а использование цилиндрической прорезной пружины 12, установленной между торцами длинномерной втулки 8 и опорным кольцом 9, обеспечивает упругое перемешение тел качения в радиальном направлении.

В случае выполнения инструмента (фиг. 4) с чередующимися кольцами 15 из фрикционных материалов также осуШествляют настройку усилия поджима этих колец, которое возникает на тру1цихся торцах.

Усилие поджима колец 15 устанавливается за счет податливости пружин 12 и продольной жесткости (упругости) цилиндрической оболочки в, выполненной одновременно в виде сепараторной части, с помошью которой осуществляют вращение направляющих опорных элементов 4 инструмента.

Силы резания, действующие со стороны вращающейся детали 1, на поверхность которой инструмент базируется в процессе обработки, передаются через тела 3 и 4 качения на опорные кольца 9 и 7..Осевые составляюшие реакций этих сил резания от блока воспринимаются рядом опорных элементов 6, взаимодействующих только с корпусом 5, и прижимаются радиальными силами от этих осевых составляюших к поверхности корпу5

55 са 5. При этом корпус 5 воспринимает меньшую нагрузку, величина которой определяется сочетанием углов наклона наружных и внутренних поверхностей дорожек качения опорных колец 9 и 7.

У инструмента (фиг. 4) созданы условия для регулирования абсолютного числа оборотов тел 6 качения, размещенных в среднем ряду. Регулирование оборотов этих тел 6 качений осуществляется за счет сил трения, возникающих при передаче осевых усилий от опорных колец 9 и длинномер ной втулки 8. Г1ри этом возникающие крутил ьные колебания корпуса инструмента, воспринимаемые отдельно неподвижным относительно детали 1 и длинномерной втулки 8 корпусом 5, действуют на угловые перемешения колец 15. Вызванная разница угловых поворотов гасится за счет сил трения на торцах между сопряжениями «а фрикционных кольцах 15.!. Способ обработки глубоких отверстий, при котором инструменту и детали сооб1цают относительные движения вращения и осевого перемещения, а инструмент базируют по обрабатываемой поверхности посредством направляющих элементов, размещенных двумя рядами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки, каждому ряду направляющих элементов сообщают вращение во взаимно противоположном направлении, причем частота их вра1цсния равна частоте вра1цения детали.

2. Инструмент для обработки глубоких от в с 13 TI I 33 . содержа 1ц и Й Iloc I cдо в;1 тел ь но р а с положенные на несущем режущие лезвия корпусе два ряда направляющих элементов в виде тел качения, установленных в опорных кольцах и удерживаемых сепаратором, причем опорные кольца установлены с возможностью взаимодействия с нажпмным узлом. отличающиися тем, что, с целью повышения точности, инструмсHT снабжен размещенной со стороны, противоположной креплению режущих лезвий, втулкой, установленной с возможностью вращения относительно корпуса и связанной посредством торца с рядом направляюших элементов. размешенных со стороны, противоположной креплению режущих лезвий, и расположенным между рядами направляюших элементов рядом опорных элементов в виде тел качения, установленных с возможностью взаимодействия с корпусом.

3. Инструмент по п. 2, отличaющuйcя тем, что он снабжен фрикционными колыц3мп, установленными 113 корпусе с возможностью взаимодействия с торцом втулки и опорнымп кольца м и.

4. Инструмент п0 и. 2, отличающийся Tcì, что он снабжен размещенными на корпусе

1509194 со стороны крепления режущих лезвий и с противоположной стороны телами качения, предназначенными дл я установки втулки.

5. Инструмент по п. 2, отличающийся тем, что втулка выполнена составной, а в зоне сопряжения составных участков на внутренней поверхности втулки выполнены цилиндрические участки, предназначенные для базирования на корпусе.

6. Инструмент по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что сепаратор выполнен в виде упругой цилиндрической оболочки и установлен с возможностью взаимодействия с фрикционными кольцами и втулкой.

1509194

8 м

5 Ю У 7

1 0

5 7 12 фиг 4

Фиг 5

Составитель Г. Сиротовская

Редактор И. Горная Техред И. Верес Корректор 3. Лончакова

Заказ 5670/!1 Тираж 831 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К вЂ” 35. Раушская наб., д. 415

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