Устройство для формообразования отверстий в металлических деталях

Полезная модель относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к сверлильным станкам и может найти применение при механической обработке широкой номенклатуры деталей различного назначения, в частности при обработке малых диаметров деталей из труднообрабатываемых и жаропрочных сталей и сплавов. Технический результат заявленного устройства заключается в формообразовании отверстий в металлических деталях, в том числе глухих с высокой производительностью и с высокой точностью заданных осей отверстий, без заусенцев, что обеспечивается за счет организации формообразования с созданной конструкцией рабочего торца цилиндрического элемента при высоких окружных скоростях режущих абразивных зерен и при незначительных усилиях их подачи в зону резания. Устройство для формообразования отверстий в металлических деталях (фиг.1) состоит из средства 1 резания в виде абразивных зерен, средства 2 подачи абразивных зерен в зону резания с продольными пазами 3, которые могут быть профильными, и поперечными выступами 4, выполненными на его торце, ограничителя 5 абразивных зерен, в виде кожуха, направляющее отверстие 6 которого выполнено соосно с отверстием 7 в обрабатываемой детали 8. Заявленное устройство может быть использовано в машиностроении, авиационной, судостроительной, химической и нефтегазовой промышленности при формообразовании отверстий в металлических деталях с высокой производительностью и с высокой точностью заданных осей отверстий, без заусенцев. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к сверлильным станкам и может найти применение при механической обработке широкой номенклатуры деталей различного назначения, в частности при обработке малых диаметров деталей из труднообрабатываемых и жаропрочных сталей и сплавов.

Из уровня техники известно устройство для черновой обработки глухих отверстий в деталях, состоящее из детали для предварительного надреза и детали срезания надрезанного материала. В качестве режущего тела используется незакрепленный абразив, зафиксированный между обрабатывающими деталями и деталью, подвергающейся обработке по заданным поверхностям (Патент на полезную модель РФ 92372, B24C 3/16, 2009 г.).

Недостатком известного устройства является невозможность обработки отверстий малых размеров: как глухих, так и сквозных.

Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является устройство для черновой обработки отверстий в деталях, содержащее режущее средство, выполненное в виде абразива, нанесенного на обрабатываемую поверхность деталей, и полый цилиндрический элемент с впадинами и выступами на его торцовой поверхности, при этом впадины и выступы цилиндрического элемента имеют возможность контакта в процессе работы с абразивом. Обрабатываемая деталь при этом снабжена ограничительным элементом, закрепленным на детали, что предотвращает осыпание абразива с поверхности детали. Данное устройство позволяет производить обработку внутренних поверхностей деталей с сохранением неперерабатываемого в стружку керна (Патент на полезную модель РФ 92627, B24C 3/16, 2009 г.).

Недостатками известного устройства являются технологическая сложность и трудоемкость обработки малых отверстий, и невозможность обработки глухих отверстий.

Технический результат заявленного технического решения заключается в формообразовании отверстий в металлических деталях, в том числе глухих с высокой производительностью и с высокой точностью заданных осей отверстий, без заусенцев, что обеспечивается за счет организации формообразования с созданной конструкцией рабочего торца цилиндрического элемента при высоких окружных скоростях режущих абразивных зерен и при незначительных усилиях их подачи в зону резания.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является создание конструкции рабочего торца цилиндрического элемента, позволяющей задействовать в процессе резания максимально возможное количество абразивных зерен с приданием им наибольших окружных скоростей при минимальной величине усилий резания.

Поставленная техническая задача решается посредством того, что в устройстве для формообразования отверстий в металлических деталях, содержащем средство резания, выполненное в виде абразивных зерен, средство подачи абразивных зерен в зону резания и ограничитель абразивных зерен, согласно полезной модели, средство подачи абразивных зерен выполнено в виде цилиндрического стержня с продольными пазами, ограничитель выполнен в виде кожуха с направляющим отверстием, установленного с возможностью образования с поверхностью обрабатываемой детали замкнутого контура, а направляющее отверстие выполнено соосно с отверстием в обрабатываемой детали.

Целесообразно на торце цилиндра устройства выполнять профильные пазы.

Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 изображена схема обработки сквозного радиального отверстия;

- на фиг.2 - схема профильных пазов;

- на фиг.3 - схема обработки сквозного осевого отверстия;

- на фиг.4 - схема обработки сквозного глухого отверстия.

Устройство для формообразования отверстий в металлических деталях (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4) состоит из средства 1 резания в виде абразивных зерен, средства 2 подачи абразивных зерен в зону резания с продольными пазами 3 и профильными пазами 4, выполненными на его торце, ограничителя 5 абразивных зерен, в виде кожуха, направляющее отверстие 6 которого выполнено соосно с отверстием 7 в обрабатываемой детали 8.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Верхний конец средства 2 подачи абразивных зерен в зону резания закрепляется в патроне шпинделя вертикально-сверлильного станка (на чертеже не показано), от которого ему передается вращательное и возвратно-поступательное движение. На торце нижней рабочей части средства 2 подачи абразивных зерен выполнены один или несколько параллельных друг другу пазов 4 (фиг.2). Высота пазов 4 h относительно поверхности торца средства 2 подачи абразивных зерен составляет (0,1-0,2) диаметра его торца. Профильные пазы 4 позволяют задействовать резанием большее количество абразивных зерен, располагающихся между деталью 8 и торцом средства 2 подачи абразивных зерен, что дает возможность снизить трудоемкость процесса резания. Кроме того, предлагаемая конструкция средства 2 подачи абразивных зерен снижает усилие подачи при скорости вращения, что повышает точность формообразования обработки. При этом размер абразивных зерен составляет 0,04-0,05 диаметра обрабатываемых отверстий в зависимости от требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности. По высоте цилиндрической части средства 2 подачи абразивных зерен выполнены один или несколько пазов 3 для отвода снятого резанием металла обрабатываемого отверстия 7 детали 8. Зона обработки закрывается кожухом 5 (фиг.1, фиг.4), внутренняя полость которого заполняется смесью абразивных зерен 1 и смазочно-охлаждающей жидкости СОЖ (не показана) в технологически регламентированном соотношении. Для доступа средства 2 подачи абразивных зерен к обрабатываемой поверхности детали 7 в корпусе кожуха 5 выполнено отверстие 6 диаметром, равным диаметру обрабатываемого отверстия 7. Крепление кожуха 5 к детали 8 производится механическим крепежом, например хомутами (не показано). Процесс формообразования отверстия в неподвижно закрепленной детали 8 осуществляется в следующей последовательности. Вначале выполняется засверловка отверстия сверлом диаметром, равным диаметру средства 2 подачи абразивных зерен, на глубину 1,5 h (фиг.1). Затем к выполненной засверловке детали 8 через отверстие 6 в кожухе 5, заполненном абразивными зернами 1 с СОЖ, подводится средство 2 подачи абразивных зерен рабочим торцом с пазами 4. От патрона сверлильного станка (не показано) средству 2 подачи абразивных зерен придается поступательное и вращательное движение. Изношенные зерна и снятый металл превращаются в пыль, размером меньшим размера пазов 3, утилизируются средствами вытяжки станка. По достижению требуемой глубины резания средство 2 подачи абразивных зерен выводится из отверстия 7 детали 8 и останавливается. По мере износа выступа 4 рабочего торца средства 2 подачи абразивных зерен его конфигурацию заново восстанавливают на оставшейся части средства 2 для подачи абразивных зерен и используют в дальнейшей обработке.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели позволяет изготавливать отверстия в металлических деталях, в том числе глухих с высокой производительностью и с высокой точностью заданных осей отверстий, без заусенцев, что обеспечивается за счет организации формообразования с созданной конструкцией рабочего торца цилиндрического элемента в виде специальных пазов и выступов при высоких окружных скоростях режущих абразивных зерен и при незначительных усилиях их подачи в зону резания.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для механической обработки широкой номенклатуры деталей различного назначения при обработке малых диаметров деталей из труднообрабатываемых и жаропрочных сталей и сплавов и может быть использован в машиностроении, авиационной, судостроительной, химической и нефтегазовой промышленности.

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Устройство для формообразования отверстий в металлических деталях, содержащее средство резания, выполненное в виде абразивных зерен, средство подачи абразивных зерен в зону резания и ограничитель абразивных зерен, отличающееся тем, что средство подачи абразивных зерен выполнено в виде цилиндра с продольными пазами, а ограничитель абразивных зерен - в виде кожуха с направляющим отверстием, установленного на обрабатываемой детали с возможностью образования с ней замкнутого контура, причем направляющее отверстие выполнено соосно с отверстием в обрабатываемой детали.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на торце цилиндра выполнены профильные пазы.