Способ обработки отверстий и алмазно-абразивное сверло для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ОО

C)

СО ,фа

ОО

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОГ

ВЕДОЫСТВО CCCP (ГOCllATEHT СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887857/08 (22) 16,10,90 (46) 15,04,93, Бюл. N" 14 (71) Донецкий политехнический институт

Константиновское производственное обьединение "Автостекло" (72) В.В,Бурмистров, В.В.Гусев, Л,Н.Феник, В. Н Дубовик и Е, Б.! Цепа но вский (56) Авторское свидетельство СССР

M 1463403, кл. В 23 В 35/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР и 359160, кл, В 23 В 51/06, 1970, (54) СГ1ОСОБ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ И

АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЕ СВЕРЛО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕН!ИЯ (57) McIloflb30BBHMB; в машиностроении, B частности при изготовлении сквозных и глухих со сферическим дном отверстий в металлах и неметаллических материалах.

Сущ нос гь изобретения; способ . обработки заключается в том, что задают угол (а) разворота инструмента относительно оси обрабатываемого отверстия. Затем инструмент поворачивают относительно последней в плоскости, проходящей через ось инструмента им вектор, перпендикулярный к осям инструмента и отверстия на угол (3—

15 ). В корпусе (2) выполняют паз под углом (у=- 90 — а), а на боковых поверхностях (5) паза под углом (3 — 15") к плоскости, проходящей через поперечное сечение паза, выполняют выемки с боковыми коническими поверхностями (6) под сферические опоры (4) режущего элемента (3). 2 с.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

„„Я) ÄÄ 1808498 А1 (sIps В 23 В 35/00, 51/00

1808498

Изобретение относится к машиностро- сверлении момент сил резания относительению, в частности к обработке резанием и но.оси режущего органа, проводящий к его может быть использовано при изготовлении самовращению относительно оси, сквозных и глухих со сферическим дном от- Как показали экспериментальные иссверстий как в металлах, так и неметалличе- 5 ледования, наиболее благоприятными услоских материалах, когда обработка ведется виями для протекания процесса обработки алмазно-абразивным инструментом. являются углы разворота оси рабочего оргаЦель изобретения — повышение произ- на: 60 — 80 к оси отверстия и угол 3-15" в водительности и качества обработки отвер- плоскости, проходящей через ось режущего стий в труднообрабатываемом материале. 10 элемента и вектор, перпендикулярный к ней

Поставленная цель достигается тем, что и оси сверления, При значениях угла оси инструменту со свободно вращающимся ал- рабочего органа к оси отверстия более 80 мазно-абразивным элементом сообщают снижает предельная осевая подача инструвращательное движение вокруг оси и посту- мента. уменьшается и роиэводительн ость пательное вдоль нее. Ocb свободно враща- 15 обработки, прекращается самовращение ющегося элемента разворачивают режущего элемента, который тормозится и относительно оси сверления последова- работает как обычное стержневое сверло. тельно в плоскости, проходящей через ось Условия работы алмазных зерен наиболее отверстия, на угол 60-80 и на угол 3 — 15 в осложняются у вершины сверла, где возниплоскости, проходящей через ось режущего 20 кает точка на режущей поверхности с нулеэлемента и вектор, перпендикулярный к ней вой скоростью резания, на режущем органе и оси отверстия. образуются кольцевые риски, приводящие к

Кроме этого, поставленная цель дости- ухудшению качества дна отверстия. Аналогается тем, что алмазно-абразивное сверло. гичное влияние оказывает уменьшение угла выполненное из хвостовика, корпуса и ре- 25 разворота на угол /3 менее 3, который нежущего элемента, имеет в корпусе паз под обходим для преодоления трения на оси реуглом 10-30 к его оси, на внутренней по- жущего элемента, верхности паза под углом /3=3 — 15 в попе- Уменьшение угла гименее 60 приводит речном направлении к плоскости паза к возрастанию длин дуг контакта абразиввыполнены выемки с боковыми конически- 30 ных зерен абразивного элемента с заготовми поверхностями под сферические опоры кой работающих у вершины инструмента, режущегоэлемента,акорпусимеетвозмож- уменьшается время их "отдыха" за один ность перемещения в направлении перпен- оборот режущего органа, затрудняется дая удадикулярном его оси отверстия в плоскости, ление шлама иэ зоны резания. возникают в которой располагается ось режущего эле- 35 вибрации, что вызывает необходимость снимента и ось сверления, жения осевой подачи инструмента непосредНовым в предлагаемом способе являет- ственно связанной с производительностью ся то, что ось режущего элемента развора- сверления отверстия, чивают относительно оси сверления При увеличении угла Рболее 15 возрапоследовательно в плоскости, проходящей 40 стает окружная скорость самовращения речерез ось отверстия на угол 60-80 и на угол жущего элемента, которая приводит к

3-15 в плоскости, проходящей через ось аналогичным явлениям, что и при уменьшережущего элемента и вектор, перпендику- нии угла а менее 60О. Поэтому при увеличелярный к ней и оси отверстия, Расположе- нии угла Р более 15О снижается предельная ние оси свободно установленного режущего 45 осевая подача инструмента, а, следовательоргана обеспечивает его самовращение но, и производительность обработки отверпри контакте с заготовкой при обработке стий, отверстия и осуществляется сменяемость, Момент сил резания, р ил езания, приводящий к враалмазных зерен, участвующих в удаление щению алмазно-абразивного элемента вокматериала припуска. При этом необходи- 50 руг собственной оси позволяет устранить мым условием является вращение сверла "нулевую" точку на ре у а режущеи поверхности, вокруг собственной силы, а заготовка может обеспечивает сменяемость алмазных зерен быть неподвижной или также вращается во время работы, удаление шлама из зоны вокруг оси отверстия. При развороте после- резания, приводит к равномерному износу

= 60 — о довательно оси рабочего органа под углом 55 рабочего органа по е ф . К гана по периферии. роме того, а= 60-80 к оси отверстия и затем на угол в предложенном способе обработки станР= — 5О в плоскости, проходящей через ось дартными алмазными кругами возможна обрежущего элемента и вектор, перпендику- работка отверстий большего диаметра по лярный к ней и оси сверления возникает при сравнению с известным способом, 1808498

Новым в заявляемом решении по конструкции инструмента является наличие паза под углом 10 — 30 к оси корпуса (оси сверла) и на внутренней поверхностях паза выемок с боковыми поверхностями, под углом j3=

=3-15 в поперечном направлении к плоскости паза для сферических опор режущего элемента, что обеспечивает положение оси режущего элемента, необходимое для самовращения его при работе. Паз под углом

10 — 30 к оси корпуса обеспечицает расположение оси режущего элемента под углом

80 — 60 к оси сверления согласно заявляемому способу сверления.

Кроме того, новым в заявляемом решении является то, что опорами для режущего элемента являются две шаровые опоры, которые являясь комбинированным подшипником качения — скольжения, позволяют уменьшить момент сил трения, удалять шлам, попадающий на опоры, посредством

СОЖ и компенсировать износ опоры за счет перемещения в направлении оси режущего элемента.

Новым в заявляемом решении является и наличие направляющих на корпусе и хвостовике, позволяющих осуществлять перемещение режущего элемента в направлении перпендикулярном оси отверстия в плоскости, в которой расположена ось режущего элемента и ось сверления, Это позволяет располагать режущий элемент так, чтобы его рабочая поверхность в осевой плоскости отверстия перекрывала ось сверления на 0,5 — З.мм. Ниже значение обусловлено прочностью кромки режущего элемента и требованием отсутствия образования при сверлении в центральной части керна, который ухудшает качество обработки, Верхняя граница связана с рациональным использованием алмазоносного слоя режущего элемента и. возможностью использования максимально возможного диаметра режущего элемента для обработки заданного отверстия, что способствует повышению производительности обработки.

Увеличение смещения более 3 мм приводит к уменьшению диаметра режущего элемента и уменьшению производительности. Кроме выше сказанного перемещение корпуса позволяет частично компенсировать износ по диаметру режущего элемента и использовать режущие элементы различной высоты.

На фиг.1 — 3 изображено алмазно-абразивное сверло и направления движений, поясняющие способ обработки отверстий и конструкцию сверла.

Приняты следующие обозначения: I -!-ось обрабатываемого отверстия; II-II — ось рабочего органа инструмента; 0 — вершина инструмента, 1 — хвостовик; 2 — корпус сверла; 3 — режущий элемент; 4 — сферические опоры режущего элемента; 5 — боковые поверхности паза; 6 — выемки с боковыми коническими поверхностми; 7 — плоскость разъема; С вЂ” нижняя кромка режущего элемента; К вЂ” вектор, перпендикулярный к оси отверстия и оси режущего элемента после его поворота на угол a = 60 -80 .

Реализация способа.

Для обработки отверстия диаметр рабочего органа выбирают равным диаметру отверстия. Задают угол разворота оси II-II режущего элемента относительно оси обрабатываемого отверстия, соответственно в пределах a= 60-80 . Затем ось режущего элемента разворачивают в плоскости, проходящей через ось режущего элемента и вектор К, перпендикулярный к осям вращения инструмента и отверстия на угол P=

=3 — 15 .

Для реализации заданных значений углов в корпусе выполняют паз под углом у:=90 — a, а на боковых поверхностях паза 5 под углом /3 в поперечном направлении к плоскости паза выполняют выемки с боковыми коническими поверхностями б под сферические опоры 4 режущего элемента.

Для удобства установки режущего элемента и сферических опор корпус может иметь плоскость разъема 7, например, параллельно пазу. После установки алмазо-абразивного элемента его нижнюю кромку С, расположенную ближе к вершине инструмента, располагают на расстоянии 0.5--3 мм от оси сверления (вершины инструм нта точки О) за счет перемещения корпуса 2 по направляющим относительно хвостовика 1.

Это позволяет расположить режущий элемент 3 так, чтобы его рабочая поверхность в осевой плоскости огверстия перекрывала ось сверления. При этом на дне отверстия не образуется при сверлении керна, ухудшающего качество сферического дна отверстия и обеспечивается высокая производительность обработки, Осуществляют оправку режущего элемента для придания ему формы сферической поверхности, Хвостовику 1 инструмента сообщают вращательное движение с угловой скоростью й) вокруг оси сверления и поступательное вдоль нее (S). При контакте с обрабатываемым материалом режущий элемент 3 начинает самовращаться вокруг собственной оси! Н1, Самовращение рабочего элемента совместно с вращением инструмента вокруг

1808498 оси Н позволяет реализовать процесс шлифования при обработке отверстий и полностью устранить наличие нулевой скорости на рабочей поверхности инструмента. Эффективность способа и конструкция сверла для реализации этого способа подтверждается экспериментами, приведенными в таблице. В ней приведены показатели процесса сверления отверстий в труднообрабатываемом стеклокристаллическом материале СТЛ вЂ” 10. Частота вращения сверла

628 рад/с (6000 об/мин). При использовании сверла было использовано давление

СОЖ 5 МПа.

Производительность процесса сверления оценивалась предельной продольной подачей, выше которой нормальный процесс диспергирования материала припуска становился невозможным.

При отсутствии процесса самовращения рабочего органа, рабочий орган тормозится и работает как обычное стержневое сверло. На режущей поверхности образуются кольцевые риски, приводящие к ухудшению качества дна отверстия. Этот процесс обозначен в таблице в примечании словами

"процесс не идет".

Приведенные в таблице данные испытаний показывают, что применение алмазного сверла, предлагаемой конструкции по сравнению с протбтипом позволяет повысить предельную осевую подачу сверла 1,4-1,7 раза в зависимости от диаметра сверления, геометрических параметров сверла, Качество поверхности глухих отверстий достигается при использовании нового способа сверления и сверла за счет отсутствия керна и следов его облома у вершины отверстия и кольцевых рисок на дне отверстия, Формула изобретения

5 1, Способ обработки отверстий алмазно-абразивным инструментом, при котором последнему с самовращающимся алмазноабразивным элементом сообщают вращательное движение вокруг своей оси и осевое

10 перемещение, отличающийся тем,что, с целью повышения производительности и качества обработки отверстий в сплошном труднообрабатываемом материале, инструмент разворачивают относительно оси от15 верстия на угол 60 — 80О, после чего осуществляют поворот инструмента относительно оси отверстия в плоскости, проходящей через ось инструмента и вектор, перпендикулярный к последней и оси отвер20 стия на угол 3 — 15О.

2, Алмазно-абразивное сверло для обработки отверстий, в корпусе которого размещены xeocTQBMK и связанный с ним режущий элемент с.алмазно-абразивным

25 покрытием, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в корпусе под углом 10 — 30 к его оси выполнен паз, при этом на внутренней поверхности последнего под углом 3 — 15 к плоскости, 30 проходящей через поперечное сечение паза, выполнены выемки с боковыми коническими поверхностями, предназначенные для размещения введенных в сверло сферических опор для режущего элемента, причем

35 корпус установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном его оси, 1808498

Продолжение таблицы

1808498

Составитевь В. Бурмистров

Техред M. Моргентал Корректор M. Керецман

Редактор

Производственно издв«-вь ий комбинаг "Патент", г ужгород. ув i wарипв 101

Заказ 1239 l i P 3 Ж Подписное

ВНИИПИ Госудапствг ннсио комитета по изобретениям и открытиям при f I .Í! (;ССР

1! 035 Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5