Способ сверления глубокого отверстия в детали



Способ сверления глубокого отверстия в детали
Способ сверления глубокого отверстия в детали
Способ сверления глубокого отверстия в детали

 


Владельцы патента RU 2421302:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ДЕФОРТ" (RU)

Способ включает сверление с использованием балансира, при этом до начала процесса сверления дополнительно определяют неравномерность твердости материала по сечениям заготовки детали вдоль геометрической оси сверления, для чего до начала сверления по всей длине заготовки на одинаковом расстоянии друг от друга производят замеры твердости материала заготовки в четырех диаметрально расположенных точках сечения. Затем по полученным значениям твердости материала детали разрабатывают модель распределения механических свойств заготовки. Затем в соответствии с этой моделью задают установку балансира в каждом из сечений и соответственно помещают его на детали в районе расположения сверла, после чего производят сверление на соответствующую глубину. В дальнейшем перед каждым последующим сверлением осуществляют проверку и корректировку правильности установки балансира для данного сечения путем измерения фактически получаемой толщины стенки заготовки по кольцевой поверхности с нахождением максимальных и минимальных ее значений. Технический результат: устранение смещения сверла от геометрической оси отверстия. 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, в частности к способам сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси, при этом глубокими считаются отверстия, у которых l/d0>5, где l - длина отверстия, a d0 - диаметр отверстия.

Известен способ сверления глубоких отверстий малого диаметра, включающий выполнение пилотного заходного отверстия обычным сверлом с последующим сверлением лопаточным сверлом одностороннего резания (см., например, Троицкий Н.Д. «Глубокое сверление», 1971, стр.142, 143). Однако если в заготовке детали, которую необходимо обработать, по ее сечению имеется неравномерность механических свойств материала (см., например, Н.Ф.Уткин и др. Обработка глубоких отверстий, 1988, стр.31-33), то на сверло, осуществляющее процесс сверления, воздействуют неравные силы. Например, усилие с одной стороны сверла не равно усилию на него с другой, из-за чего происходит смещение оси сверления. Поэтому для возвращения сверла на геометрическую ось сверления необходимо указанные силы уравновесить. Известны мероприятия, предусматривающие предотвращение увода продольной оси отверстия, особенно при l/d0 значительно больше 5 (см., например, Н.Ф.Уткин и др. «Обработка глубоких отверстий», 1988, стр.3, 31-33, 140-143, 175-177). Предлагаемое техническое решение является расширением арсенала средств, обеспечивающих решение указанной проблемы.

Технический результат настоящего изобретения заключается в дополнении процесса сверления заданного глубокого отверстия определением причины воздействия усилий на сверло, заставляющих его сдвигаться от геометрической оси сверления, и в последующем уравновешивании этих воздействующих усилий за счет установки балансира.

Указанный технический результат достигают тем, что процесс сверления осуществляют с использованием балансира при этом до начала процесса сверления дополнительно исследуют неравномерность механических свойств материала по сечениям заготовки детали вдоль геометрической оси сверления, для чего до начала сверления по всей длине заготовки на одинаковом расстоянии друг от друга производят замеры твердости материала заготовки в четырех диаметрально расположенных точках сечения, затем по полученным значениям твердости материала детали разрабатывают модель распределения механических свойств заготовки, далее в соответствии с этой моделью задают установку балансира в каждом из сечений и соответственно помещают его на детали в районе расположения сверла, после чего производят сверление на соответствующую глубину, а в дальнейшем перед каждым последующим сверлением осуществляют проверку и корректировку правильности установки балансира для данного сечения путем измерения фактически получаемой толщины стенки заготовки по кольцевой поверхности с нахождением максимальных и минимальных ее значений.

Замеры твердости материала заготовки можно осуществлять известными методами, например с помощью твердомера динамического марки 54-359М (см., например, статью Павлова А.Г. и др. «Приборы неразрушающего контроля, разработанные и изготавливаемые ГУП «ЦНИИМатериалов», 2001, №1, стр.66-67). Имея значения твердости материала в конкретном сечении в соответствии с предлагаемым способом, далее необходимо разработать модель распределения механических свойств заготовки, что можно сделать с помощью дискретной, или линейной, или параболической, или какой-либо другой интерполяции, например по способу наименьших квадратов (см., например, Глаголев А.А. и др. «Курс высшей математики», 1971, стр.418-420). Последующее задавание закона размещения балансира с целью уравновешивания воздействующих на сверло сил может быть осуществлено благодаря использованию закона движения центра масс (см., например, Гернет М.М. «Курс теоретической механики», 1970, с.290-295, с.334-335, с.337-339 и т.д.).

Так как в процессе сверления существуют и другие причины увода сверла от геометрической оси сверления помимо неравномерности распределения механических свойств (см., например, А.П.Муслимов и др. «Разработка метода и устройства автоматического контроля неуравновешенности изделий типа тел вращения с малыми массой и габаритами, изготавливаемых способами ОМД». Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 75-летию кафедры Е4 «Высокоэнергетические устройства автоматических систем БГТУ «Военмех», Санкт-Петербург, 13-16 октября 2009 г., стр.112-117), то необходимо и целесообразно осуществлять измерение толщинометром (см., например, Кретов Е.Ф. «Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении», 2007) толщины стенки детали и компенсировать эти причины и их влияние также с помощью балансира.

Длина расстояний между точками замера твердости материала определяется размерами и параметрами балансира, чем он шире, тем длина будет больше.

Благодаря наличию приведенных существенных отличительных признаков обеспечивается возможность сверления глубокого отверстия с минимизацией при этом увода сверла от геометрической оси.

На фиг.1 представлена поверхность распределения значений твердости вдоль оси сверления; на фиг.2 - плоскость распределения максимальных и минимальных значений твердости; на фиг. 3 схематично изображен процесс сверления с различными положениями балансира в соответствии с распределением максимальных и минимальных значений твердости.

В таблице 1 представлены примеры значений при определении твердости материала, в таблице 2 - примеры значений твердости материалов в одной из плоскостей, в таблице 3 - примеры значений установочных параметров балансира.

Распределение максимальных и минимальных значений твердости, которое изображено в виде плоскости (см. фиг.2), может иметь такой вид только в определенном конкретном примере, в общем же случае оно может принимать вид любой поверхности, например винтовой.

В соответствии с заявляемым способом на фигурах 1, 2, 3 видно, что 1 - это плоскость разреза поверхности значений твердости по наименьшим и наибольшим значениям, 2 - заготовка, которую необходимо просверлить, 3 - поверхность (линия на плоскости разреза) значений твердости, 4 - сверло и его положение, 5 - балансир и его положение.

Реализацию предлагаемого способа рассмотрим поэтапно на конкретном примере. Так, например, при сверлении прутка из стали 12Х13-Ш размером ⌀ 63×6000 мм сверлом 022 мм в начале работы производят нахождение точек с максимальным и минимальным значениями твердости. Для этого, примерно посередине длины прутка-заготовки 2 перпендикулярно ее образующей зачищается кольцевая поверхность, как этого требует методика измерения твердости, и на ней производят измерение твердости на расстоянии друг от друга, равном примерно одной десятой длины окружности. Из полученных значений выбирают точки с максимальной и минимальной твердостью, а затем через них проводят линии 3 по образующим прутка-заготовки 2. Такие же линии 3 проводят через точки, находящиеся посередине дуг окружности между ранее проведенными линиями 3. Это производят для того, чтобы, если изменится положение максимума и минимума твердости, можно было бы это вовремя выявить. На расстоянии 300 мм друг от друга начиная от торца заготовки 2 проводят кольцевые линии. В точках пересечения того и другого семейства этих линий производят зачистку поверхности, как этого требует методика измерения твердости, после чего производят сами замеры. Допустим, их значения были такими, как представлены в таблице 1. Из полученной в дискретном виде поверхности распределения значений твердости выделяется в данном случае плоскость распределения максимальных и минимальных значений твердости, значения которой представлены в таблице 2. На основании данных таблицы 2 назначают установочные параметры балансира 5, например, такие как представлены в таблице 3.

После выполнения указанных работ начинают процесс сверления с использованием сверла 4. При достижении первого сечения процесс останавливают и производят измерение толщины получаемой стенки на трубной заготовке 2 по кольцевой поверхности с установлением максимального и минимального ее значений. Далее сравнивают полученные и требуемые результаты, на основании которых корректируют установки положения балансира 5. Затем сверление продолжают до достижения второй отметки с выполнением вышеуказанных действий. Данная процедура производится до того момента, пока процесс сверления не закончится.

Таблица 1
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм
300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Значения твердости в четырех точках двух взаимно перпендикулярных сечений, НВ
215 220 225 230 230 231 230 229 230 230
210 210 210 211 211 210 210 210 211 210
205 200 195 190 191 191 190 189 189 189
210 210 211 210 209 209 210 211 211 210
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм
3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700
Значения твердости в четырех точках двух взаимно перпендикулярных сечений, НВ
229 230 231 231 230 231 231 231 231 Линия 1
210 210 210 211 211 211 210 211 210 Линия 2
190 190 189 189 190 191 191 190 190 Линия 3
209 209 210 210 211 211 210 209 209 Линия 4
Таблица 2
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Максимальные и минимальные значения твердости, НВ
210 215 220 225 230 230 231 230 229 230 230
210 205 200 195 190 191 191 190 189 189 189
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм
3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000
Максимальные и минимальные значения твердости, НВ
229 229 230 231 231 230 231 231 231 231 Линия 1
190 190 190 189 189 190 191 191 190 190 Линия 3
Таблица 3
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Установочные параметры балансира, мм
0 +2 +4 +6 +8 +8 +8 +8 +8 +8 +8
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм
3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000
Установочные параметры балансира, мм
+8 +8 +8 +8 +8 +8 +8 +8 +8 +8 Линия 1

Способ сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси, отличающийся тем, что сверление осуществляют с использованием балансира, при этом до начала процесса сверления дополнительно определяют неравномерность твердости материала по сечениям заготовки детали вдоль геометрической оси сверления, для чего до начала сверления по всей длине заготовки на одинаковом расстоянии друг от друга производят замеры твердости материала заготовки в четырех диаметрально расположенных точках сечения, затем по полученным значениям твердости материала детали разрабатывают модель распределения механических свойств заготовки, затем в соответствии с этой моделью задают установку балансира в каждом из сечений и соответственно помещают его на детали в районе расположения сверла, после чего производят сверление на соответствующую глубину, в дальнейшем перед каждым последующим сверлением осуществляют проверку и корректировку правильности установки балансира для данного сечения путем измерения фактически получаемой толщины стенки заготовки по кольцевой поверхности с нахождением максимальных и минимальных ее значений.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при сверлении глубоких отверстий малого диаметра в деталях из мягкого (вязкого) материала, например меди, свинца, используемых в мундштуках для сварочных полуавтоматов и небольших деталях, имеющих небольшую толщину стенок.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности способам изготовления форсунок. .

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к способам обработки глубоких отверстий с глубиной обработки более 5d, где d - диаметр обработки.

Изобретение относится к области механической обработки, а именно к сверлению отверстий с наложением вибрационных колебаний на инструмент. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием и, в частности, к обработке деталей, имеющих параллельные глубокие отверстия, методом сборно-сварной конструкции, при этом глубокими считаются отверстия, у которых I/d0>5, где L - длина отверстия, a d0 - диаметр отверстия.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к техническим измерениям в процессе обработки материалов резанием, и может быть использовано для определения длины участка касания ленточками концевого инструмента, например спирального сверла, поверхности обрабатываемого отверстия в процессе резания и соответственно площади контакта ленточек концевого инструмента, например спирального сверла, с поверхностью этого отверстия в процессе резания.

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно для использования на универсальных сверлильных станках для улучшения формообразования отверстий, например, для станков, имеющих вертикальный ход шпинделя.

Изобретение относится к обработке резанием металлов и полупроводников и может быть использовано в процессах строгания, токарной и фрезерной обработки, сверления, распиливания и др

Изобретение относится к обработке металлов и предназначено для охлаждения и смазки режущих инструментов и обрабатываемых изделий при сверлении или расточке глубоких отверстий

Изобретение относится к технологии сборки фюзеляжей летательных аппаратов

Изобретение относится к машиностроению в части механической обработки и может использоваться для повышения стойкости токопроводящего режущего инструмента при обработке резанием металлов и токопроводящих материалов

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам механической обработки внутренней поверхности длинномерной трубы

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении заготовок

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве прецизионных труб из циркония, титана и сплавов на их основе, нержавеющих коррозионно-стойких сталей, используемых на АЭС в качестве конструкционных материалов. Способ включает горячую деформацию гильзы из кованой заготовки, ее правку, растачивание внутреннего отверстия гильзы, обтачивание наружной поверхности, многократную холодную прокатку с поперечным перераспределением металла в очаге деформации и промежуточные и окончательную термообработки. Растачивание внутреннего отверстия гильзы осуществляют путем срезания слоя металла с заданной одинаковой толщиной по всей длине гильзы при копировании режущим инструментом действительного профиля гильзы без увеличения ее разностенности. Устройство для растачивания внутреннего отверстия гильзы содержит режущий инструмент, соединенный со стеблем и выполненный с рабочей частью с твердосплавными режущими элементами. Они имеют на своих лезвиях направляющие фаски и направляющие в виде упругих призматических элементов для центрирования режущего инструмента при заходе его в растачиваемое отверстие гильзы. Режущий инструмент выполнен с центральным отверстием и каналами для подвода смазывающе-охлаждаюшей жидкости в зону резания и к направляющим. Соединение режущего инструмента со стеблем осуществлено посредством упругой шарнирной муфты или крестовой плавающей муфты Ольдгема. Уменьшается разностенность и повышается качество готовых труб при повышении коэффициента использования металла. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 10 ил., 5 табл.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке глубоких сквозных отверстий в изделиях из титановых и жаростойких сплавов, в частности в коллекторах парогенераторов, трубных досках и других деталях оборудования атомных станций и нефтехимических производств. Способ включает предварительное сверление сверлильным инструментом, состоящим из головки и стебля. При этом осуществляют подачу смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) под давлением не менее 4 МПа в зазор между обрабатываемой поверхностью и сверлильным инструментом и отвод стружки потоком СОЖ по внутренним каналам головки и стебля. Чистовую обработку осуществляют разверткой, которую устанавливают на тот же стебель, причем отвод стружки происходит через просверленное отверстие вперед по направлению движения подачи развертки. Вывод развертки из отверстия совмещают с выглаживанием поверхности отверстия, при этом развертку вращают с числом оборотов, которое до 4 раз превышает обороты при развертывании, а скорость вывода развертки на 5%-7% превышает величину рабочей подачи. Припуск на развертывание составляет (0,25-0,3) мм на сторону. Обеспечивается удаление поверхностного слоя с остаточными напряжениями растяжения, уменьшается шероховатость поверхности отверстия, повышается эксплуатационная надежность соединения теплообменного оборудования. 3 ил.

Заявленная группа изобретений относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению резьбовых отверстий с одновременным упрочнением поверхностного слоя отверстий в листовых материалах. Инструмент для формообразования выполнен в виде цилиндрического стержня из инструментального материала с резьбообразующей частью, торцевая часть которого выполнена сферической или плоской и перпендикулярной, или расположенной под углом к оси инструмента, или с одной или несколькими фасками. Приведены варианты формообразования резьбовых отверстий с использованием указанного инструмента. Обеспечивается возможность управления степенью упрочнения, глубиной упрочненного слоя и шероховатостью поверхности получаемых отверстий, повышается прочность. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх