Способ сверления глубокого отверстия в детали

Авторы патента:

B23B35/00 - Способы и устройства, в том числе вспомогательные, для расточки, сверления или обработки

Владельцы патента RU 2539539:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении глубоких отверстий с использованием балансиров. Способ включает установку детали в опорах и сверление в ней отверстия с использованием балансиров. Используемые балансиры закрепляют на упругих подвесах и устанавливают на детали на половине расстояния между каждой из соседних пар опор. Жесткость упругого подвеса и массу каждого используемого балансира рассчитывают из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира. Сверление производят непрерывно на всю глубину обрабатываемого отверстия детали. Уменьшается увод оси сверла относительно оси отверстия за счет непрерывной компенсации неравномерности твердости детали в процессе сверления, повышается качество сверления глубоких отверстий. 2 табл., 2 ил., 1 пр.

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, l - длина отверстия, a d₀ - диаметр отверстия.

Известен способ обработки отверстий больших диаметров в длинномерных цилиндрических изделиях (см. патент RU №2279330 С2, МПК В23В 35/00, опубл. 10.07.2006). Для повышения качества обработанной поверхности в обрабатываемое отверстие заводят направляющую штангу, которую центрируют и фиксируют. Перед обработкой к ней прикладывают в осевом направлении усилие растяжения, которое поддерживают в течение всего процесса обработки отверстия. Обработку отверстия осуществляют при вращении изделия и осевом перемещении стебля с инструментальной головкой по посадке скольжения по принудительно растянутой направляющей штанге.

Однако при увеличении длины обрабатываемого отверстия до 4000 мм и более в большей степени проявляется влияние таких дестабилизирующих факторов, как продольная неустойчивость (жесткость) стебля, ошибка в направлении инструмента, несовершенство его конструкции, неравномерность твердости обрабатываемого материала, нерациональная технология, которые приводят к дисбалансу системы, увеличивая величину увода оси отверстия. Необходимо максимально снизить влияние этих факторов, путем непрерывной компенсации дисбаланса системы.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту, т.е. прототипом, является способ сверления глубокого отверстия в детали, который включает сверление с использованием балансира (см. патент RU №2421302 С1, МПК В23В 35/00, опубл. 20.06.2011). При этом до начала процесса сверления дополнительно определяют неравномерность твердости материала по сечениям заготовки детали вдоль ее геометрической оси и по полученным значениям твердости разрабатывают модель распределения механических свойств, в соответствии с которой задают установку балансира.

Существенным недостатком указанного способа является то, что, для компенсации неоднородной твердости материала заготовки и для предотвращения увода оси, заданную глубину отверстия разбивают на несколько частей и перед каждым последующим участком обработку сверлением прерывают для осуществления проверки и корректировки правильности установки балансира, что приводит к резкому снижению скорости и, следовательно, ухудшению качества поверхности. Так как компенсацию увода оси осуществляют по участкам, то в целом такой способ обработки приводит к дополнительным погрешностям, а именно к отклонению от прямолинейности оси.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении качества сверления глубокого отверстия.

Технический результат - уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия, за счет непрерывной компенсации неравномерности твердости детали в процессе сверления.

Указанный технический результат достигают тем, что способ сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси включает установку детали в опорах и сверление в ней отверстия с использованием балансиров, а используемые балансиры закрепляют на упругих подвесах и устанавливают на детали на половине расстояния между каждой из соседних пар опор, при этом жесткость упругого подвеса и массу каждого используемого балансира рассчитывают из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира, а сверление производят непрерывно на всю глубину обрабатываемого отверстия детали.

Непрерывное сверление с использованием балансиров, установленных на детали, на половине расстояния между каждой из соседних пар опор обеспечивает воздействие балансиров на максимальную амплитуду нежелательных колебаний и сохранение постоянства скорости резания.

Расчет жесткости упругого подвеса и массы каждого используемого балансира из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира, закрепленного на упругом подвесе обеспечивает гашение нежелательных колебаний детали, вызванных ее дисбалансом из-за неравномерности сил резания, возникающей по причине наличия неравномерности твердости материала заготовки по сечениям, а, следовательно, и уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия детали

Наличие указанных отличительных признаков обеспечивает уменьшение увода и отклонения от прямолинейности оси отверстия.

На фиг. 1 изображена схема сверления с установленными балансирами; на фиг. 2 изображен установленный на детали набор балансиров по виду А на фиг. 1.

В таблице 1 представлены примеры значений при определении твердости материала, в таблице 2 - примеры значений уводов осей и компенсаций уводов при различных параметрах балансиров.

Способ сверление глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси осуществляется следующим образом. Перед началом сверления заготовку детали 1 (фиг. 1), устанавливают в опорах 2, например, в люнетах. Далее по назначенным режимам обработки определяют угловую скорость со вращения детали 1. Из равенства ω=ω₀, рассчитывают жесткость с упругого подвеса 3 и массу m балансира 4 (фиг. 1, фиг. 2) по известной формуле (см., например, ″Вибрации в технике″ под ред. К.В. Фролова, М: ″Машиностроение″. Том 6. 1981 г. стр. 172), где c - жесткость упругого подвеса 3 балансира 4, m - масса балансира 4, ω₀ - частота собственных колебаний балансира 4 закрепленного на упругом подвесе 3, равная угловой скорости ω вращения детали 1. Жесткость упругого подвеса 3 балансира 4 с рассчитывают по известной формуле (см., например, книга Н.М. Беляева ″Сопротивление материалов″ М. ″Физматгиз″. 1962 г. стр. 356). Далее задают установку балансиров 4 на детали 1 на половине расстояния между каждой из соседних пар опор 2. В результате определения параметров балансира 4 получают соответствующий набор 5 балансиров (фиг. 2). Устанавливают набор 5 балансиров 4, закрепленных на упругих подвесах 3 на деталь 1 на половине расстояния между каждой из соседних пар опор 2 и производят непрерывное сверление на всю глубину обрабатываемого отверстия.

При послеоперационном контроле отверстий увод оси сверла относительно оси отверстия измеряют устройством контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий (см. А.с. СССР 1042955, МПК 3 B23Q 15/04) и рассчитывают компенсацию увода , где Δa компенсация увода, а _б увод оси сверла относительно оси отверстия при сверлении по предлагаемому способу, a ₀ увод оси сверла относительно оси отверстия при сверлении без применения предлагаемого способа. При этом значение компенсации увода Δa≥1,2 соответствует уменьшению увода оси сверла относительно оси отверстия на 20% и более.

Реализацию предлагаемого способа рассмотрим поэтапно на конкретном примере. Перед началом сверления заготовку детали 1 (фиг. 1), в виде прутка из стали 20Х13 размером Ø70×5100 мм с неравномерным распределением твердости, например, таким как в таблице 1 устанавливают в трех опорах 2, так чтобы расстояние между ними составляло 2500 мм. Твердость материала заготовки была измерена в четырех диаметрально расположенных точках девяти сечений для доказательства наличия неоднородности сравнимой с прототипом. Далее по назначенным режимам обработки определяют угловую скорость ω вращения детали 1, например, для скорости резания V=50 м/мин и подачи s=0,5 мм/об-ω=55,56 рад/с (см. таблица 2). Для определенной величины ω=ω₀, рассчитывают жесткость с упругого подвеса 3 и массу m балансира 4 и получают соответствующий набор 5 балансиров 4 (фиг.2). Устанавливают набор 5 балансиров 4, подвешенных на упругих подвесах 3, например, с параметрами с=3314 Н/м, m=1 кг на расстояние 1250 мм между каждой парой опор 2 и производят непрерывное сверление на всю глубину обрабатываемого отверстия.

Затем производят измерение увода оси сверла относительно оси отверстия а _б (см. А.с. СССР 1042955) для данного примера а _б=264 мкм и рассчитывают компенсацию увода Δа с учетом значения а ₀=300 мкм, которое для приведенного примера было определено при обработке детали, аналогичной детали 1, которая обрабатывалась без применения предложенного способа. Для выбранных параметров балансира 4 и детали 1 степень точности отверстия по прямолинейности при сверлении без балансира соответствует пятнадцатой, а в результате осуществления предложенного способа точность повысили до четырнадцатой (см. ГОСТ 24643-81).

Таблица 1
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм
300	900	1500	2100	2700	3300	3900	4500	5100
Значение твердости в четырех точках двух взаимно перпендикулярных сечений, НВ
210	220	220	230	232	230	225	229	225
210	218	215	218	211	210	212	211	210
215	200	195	195	191	192	191	189	189
210	215	211	214	209	210	211	211	215

Таблица 2
Угловая скорость вращения детали ω, рад/ с
55,56
Масса балансира m, кг
1	1,5	0,91	0,75	0,76	0,7	0,6	0,6	0,48	0,5	1,5	1,2
Жесткость упругого подвеса балансира с, Н/м
3314	4511	2652	2302	2357	2062	1767	1842	1473	1473	4511	3683
Увод оси отверстия при сверлении без применения предлагаемого способа а ₀, мкм
300
Увод оси отверстия при сверлении по предлагаемому способу а _б, мкм
264	272	271	271	267	269	267	275	292	264	284	292
Компенсация увода Δа
1,20	1,20	1,23	1,24	1,24	1,25	1,26	1,26	1,28	1,30	1,50	1,20

Для приведенного примера Δа=1,2 т.е. достигнуто уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия на 20%. Для всех приведенных значений параметров сит балансира также достигнуто уменьшение увода оси, чему соответствует значение компенсации увода Δа≥1,2.

Данный способ обеспечивает уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия, уменьшение отклонения от прямолинейности за счет непрерывной компенсации неравномерности твердости детали в процессе сверления и позволяет повысить точность изготовления отверстия на один квалитет.

Способ сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси, включающий установку детали в опорах и сверление в ней отверстия с использованием балансиров, отличающийся тем, что используемые балансиры закрепляют на упругих подвесах и устанавливают на детали на половине расстояния между каждой из соседних пар опор, при этом жесткость упругого подвеса и массу каждого используемого балансира рассчитывают из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира, а сверление производят непрерывно на всю глубину обрабатываемого отверстия детали.

Изобретение относится к трафарету для высверливания отверстий в слоистом материале. Трафарет содержит металлическую фольгу с нанесенным на по меньшей мере одну ее поверхность слоем полимерной композиции посредством ламинирования.

Способ скоростного сверления и устройство для его осуществления // 2534176

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при скоростном сверлении отверстий. Способ включает врезание режущего инструмента с подвижно установленной кондукторной втулкой, сообщение ему осевой подачи и вращения и регулирование положения кондукторной втулки.

Способ обработки некруглых отверстий // 2533259

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковой промышленности при обработке кромок отверстий сепараторов крупногабаритных подшипников.

Способ обработки отверстий в металлоконструкциях // 2524469

Способ включает нагрев зоны резания до температуры разупрочнения обрабатываемого материала. Для повышения производительности обработку отверстия осуществляют при локальном сопутствующем подогреве зоны резания путем генерирования тепла трения торцом вращающегося инструмента в виде втулки из термостойкого материала, соединенной с зенкером с возможностью регулирования между ними расстояния.

Способ изготовления внутреннего прямолинейного канала в длинномерной трубе на токарном станке // 2522051

Способ осуществляют на токарном станке, содержащем патрон, суппорт с резцедержателем, задний центр и люнет. Для расширения технологических возможностей универсального токарного станка сначала внутрь трубы вводят упор и с упором в него устанавливают приспособление, состоящее из 3-кулачкового самоустанавливающегося патрона, фиксируемого с помощью заранее рассчитанных по толщине прокладок между кулачками патрона и внутренней поверхностью трубы, таким образом, чтобы его центр вращения совпал с центром вращения растачиваемой трубы, и внутренней втулки с зацентровочным отверстием, в которое вставляют носик вращающегося центра, установленного в штоке, поджатом задним центром токарного станка.

Трафарет для высверливания отверстий // 2521908

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при высверливании отверстий в многослойных материалах, плакированных медью, в частности в многослойной печатной плате.

Способ получения сквозных отверстий малого диаметра в цветных металлах // 2515774

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано для получения сквозных отверстий малого диаметра в деталях из цветных металлов и их сплавов.

Способ формообразования отверстий и инструмент для его реализации // 2515707

Заявленная группа изобретений относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению резьбовых отверстий с одновременным упрочнением поверхностного слоя отверстий в листовых материалах.

Способ чистовой обработки глубоких отверстий // 2514359

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 изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления // 2503523

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 изготовления корпуса редуктора // 2542902

Изобретение относится к области общего и специального тяжелого машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства для обеспечения обработки посадочных поверхностей под подшипники в корпусах редукторов. Предлагаемый способ позволяет повысить точность расположения обработанных посадочных поверхностей под подшипники, а именно перпендикулярность и пересечение осей, и, как следствие, продлить срок службы зубчатой пары зацепления, выполняя механическую обработку с двух сторон, повернув угловую головку на 180°. 3 ил.

Способ в.г. вохмянина получения в детали длинномерных отверстий // 2544709

Изобретение относится к получению в детали длинномерных отверстий. Осуществляют деление детали на элементы детали, выполняют на элементах детали выемки, соответствующие частям будущего отверстия, и соединяют элементы детали между собой с получением отверстия. При этом деление детали производят на три части, в части, смежной с другими частями, выполняют продольные отверстия и на этой части или на смежных частях выполняют соединительные выемки, образующие вместе с продольными отверстиями единое длинномерное отверстие. В результате расширяются функциональные возможности и упрощается технология изготовления детали с длинномерными отверстиями. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Автоматизированное выполнение отверстий // 2548342

Способ включает позиционирование подвижной платформы в относящейся к конструкции области с заданием рабочей зоны, причем подвижная платформа соединена с инструментом, способным совершать движения в пределах рабочей зоны относительно нескольких координатных осей посредством подвижной платформы, перемещение инструмента посредством подвижной платформы во множество мест в пределах рабочей зоны, и выполнение отверстий инструментом в рабочей зоне, осуществляемое в каждом из множества мест посредством подвижной платформы. При этом подвижная платформа связана с неподвижной платформой и прикреплена к ней через систему привода, а позиционирование подвижной платформы в относящейся к конструкции области с заданием рабочей зоны включает установку неподвижной платформы в относящейся к конструкции области с заданием рабочей зоны, причем неподвижная платформа выполнена с возможностью перемещения по направляющей системе. Технический результат - расширение технологических возможностей за счет автоматизации обработки отверстий. 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ механической обработки глубокого отверстия в трубной заготовке // 2563401

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при механической обработке глубоких отверстий в трубных заготовках. Для осуществления способа используют борштангу с режущим инструментом, расположенную на эксцентричных подшипниках в пиноли, выполненной с режущими и дорнующими зубьями. Пиноль базируют в исходном положении перед подачей рабочей среды и осуществляют прямой рабочий ход борштанги, при котором совмещаются процессы растачивания, протягивания и дорнования глубокого отверстия. При обратном рабочем ходе борштанги обеспечивается повторное дорнование обрабатываемого отверстия. В трубной заготовке создают единую герметичную полость путем нарезания резьбы на наружной поверхности её торцов и фиксации на них левой и правой заглушек с дросселями. Базирование пиноли в исходном положении перед подачей рабочей среды осуществляют в расточке, выполненной перед началом обработки на входе в глубокое отверстие трубной заготовки длиной не менее длины пиноли. Для прямого рабочего хода борштанги рабочую среду подают через дроссель левой заглушки до выхода пиноли к правой заглушке и совмещают вращательное и поступательное движения борштанги с ее планетарным движением вокруг оси пиноли. Для обратного рабочего хода борштанги рабочую среду подают через дроссель правой заглушки. Упрощается технология обработки отверстия, увеличивается качество обработанной поверхности. 1 пр., 2 ил.

Способ изготовления холоднодеформированных бесшовных труб и жаропрочная бесшовная труба, изготовленная этим способом // 2563566

Изобретение относится к прокатному производству. В открытых дуговых печах производят выплавку сплава ХН77ТЮР-ВД при температуре 1470-1520°C для получения расходуемого электрода. Производят вакуумно-дуговой переплав расходуемого электрода в ВДП печах для получения ВД-слитка и осуществляют горячую деформацию ВД-слитка на прессе с предварительным нагревом в кольцевой нагревательной печи для получения трубной заготовки. Трубную заготовку обтачивают, просверливают внутреннее отверстие с частотой вращения сверла 160-200 об/мин и продольной подачей сверла 6-16 мм/мин. Производят прокатку полученной гильзы, по меньшей мере, в два перехода на стане холодной прокатки труб. Жаропрочная бесшовная труба получена из сплава ХН77ТЮР-ВД, содержащего следующие химические элементы, мас.%: хром - 20; титан - 2,7; алюминий - 0,9; железо - 0,9; кремний - 0,3; марганец - 0,2; никель - основа. Обеспечивается повышение качества механических свойств трубы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.

Способ формообразования отверстий в листовых материалах // 2574533

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению гладких отверстий с одновременным упрочнением поверхностного слоя отверстий в листовых материалах. Способ осуществляют с использованием вращающегося осевого инструмента, выполненного в виде цилиндрического стержня из инструментального материала. Торцевая часть инструмента выполнена сферической или плоской и перпендикулярной, или расположенной под углом к оси инструмента, или с одной или несколькими фасками. При формообразовании инструменту сообщают вращение вокруг собственной оси, планетарное вращение со встречным или попутным перемещением по винтовой линии относительно оси обрабатываемого отверстия с последовательным образованием верхнего буртика, основного отверстия и нижнего буртика и отделением дна от листового материала. Формируется гладкое отверстие в листе глубиной, превышающей его толщину минимум в 1,5 раза, увеличивается микротвердость полученной поверхности, обеспечивается возможность управления степенью упрочнения, глубиной упрочненного слоя и шероховатостью поверхности получаемых гладких отверстий с упрочненным поверхностным слоем. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Сверло для расширения диаметра // 2588913

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано для расширения отверстий под анкер, выполненных в бетоне или камне, посредством растачивания. Сверло содержит множество лезвий, которые растачивают участок подготовленного отверстия, держатель лезвий, который удерживает множество лезвий с возможностью перемещения в радиальном направлении, и хвостовик, который удерживает держатель лезвий. Множество лезвий перемещаются посредством скольжения для расширения наружу в радиальном направлении относительно держателя лезвий центробежной силой вследствие вращения. Обеспечивается растачивание подготовленного отверстия с увеличением долговечности лезвий. 14 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ сверления волокнистых полимерных композиционных материалов и инструмент для его осуществления // 2593559

Способ включает выполнение отверстия лезвийным инструментом, преимущественно, спиральным сверлом. Затем обработанную поверхность отверстия подвергают кратковременному нагреву до размягчения приповерхностного слоя связующего и одновременно к обработанной поверхности прикладывают равномерное механическое давление. Инструмент для осуществления способа выполнен в виде спирального сверла с рабочей лезвийной частью и цилиндрическим хвостовиком. Сверло снабжено формующим цилиндрическим участком, примыкающим к рабочей части, длина которого составляет не менее глубины обрабатываемого отверстия. Диаметр формующего цилиндрического участка превышает диаметр рабочей части сверла на 0,05…0,2 мм. Переход от рабочей лезвийной части к формующему цилиндрическому участку может быть выполнен коническим. Достигается повышение качества обработки поверхностей деталей из волокнистых ПКМ за счет снижения ворсистости и сопутствующее повышение производительности труда. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Трафарет для высверливания отверстий // 2598753

Изобретение относится к процессу высверливания отверстий в многослойной панели или многослойной печатной плате. Трафарет содержит металлическую несущую фольгу и образованный на по меньшей мере одной из ее поверхностей слой водорастворимой полимерной композиции, которая содержит водорастворимый полимер, водорастворимый смазочный материал и соль неразветвленной ненасыщенной жирной кислоты. Слой водорастворимой полимерной композиции получен охлаждением от начальной температуры охлаждения от 120°C до 160°C до конечной температуры охлаждения от 25°C до 40°C в течение 60 секунд со скоростью охлаждения не менее 1,5°C/с. Степень кристалличности водорастворимой полимерной композиции составляет не менее 1,2, поверхностная твердость слоя водорастворимой полимерной композиции составляет от 8,5 до 25 Н/мм2 при стандартном отклонении величины поверхностной твердости не более 2. Повышается точность расположения отверстий и качество высверливания. 14 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Способ обработки длинномерных цилиндрических отверстий // 2616724

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке сквозных длинномерных отверстий, в частности при обработке шасси самолетов и автомобилей, дейдвудных труб морских кораблей, стволов орудий. Способ включает расточку цилиндрического отверстия в длинномерной заготовке, зажатой в патроне и люнете горизонтально-расточного станка, содержащего резцедержатель и переднюю и заднюю бабки с центрами, в котором обработку осуществляют с использованием расточно-упрочняющего блока, насаженного с возможностью самоподачи на установленную в центрах пиноли задней бабки и шпинделя передней бабки станка направляющую осевую штангу с квадратным поперечным сечением, и зажатой в резцедержателе станка вилки, исключающей проворот упомянутого блока от действий сил резания. Расточно-упрочняющий блок имеет центральное внутреннее отверстие квадратного поперечного сечения и выполнен с расточным и упрочняющим узлами. Обеспечивается высокая точность положения оси отверстия. 2 ил.