Способ обработки отверстий и инструмент для его осуществления

 

Использование: при обработке точных отверстий в деталях типа колец подшипников качения, гильз и др. Сущность: ось поворота O₂O₂ и ось самоустановки O₁O₁ брусков 3 располагают вне заготовки 1, а эксцентриситет оси самоустановки брусков выбирают превышающим радиус обрабатываемого отверстия. Инструмент снабжен распылителем СОЖ вилкообразной формы, расположенным в отверстии корпуса. Державки 4 выполнены Г-образными и консольно закреплены относительно корпуса 5 и колодок 6. На наружной поверхности державок выполнены канавки полукруглого сечения для пружины 7, а с противоположной стороны они снабжены плоскими фланцами для крепления брусков 3. 7 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Может быть использовано при обработке точных отверстий в деталях типа подшипники качения, гильзы и др.

Известны аналогичные способы обработки отверстий (а.с. 1450986, БИ N2, кл. B 24 B 33/02, 1989 Хинингование: Справочное пособие /С.И.Романчук, Ф.Ф. Ризванов, Ю.М.Евсеев. М. Машиностроение, 1973, 168 с.рис. Богородицкий Н.Н. и др. Технологическое оснащение хонингования/ И.Н.Богородицкий, К.К.Чубаров, В. А. Лебедев. Л. Машиностроение. Ленинград. отд. 1984. 237 с. рис. 1,14, с. 23), при которых заготовке и инструменту с подвижными в радиальном направлении абразивными брусками сообщают вращательное движение и относительное осевое возвратно-поступательное перемещение. Однако известные аналогичные способы отверстий имеют ограниченные технологические возможности, т.к. их трудно реализовать при обработке отверстий малого диаметра.

Известны аналогичные инструменты для обработки отверстий (а.с. 1450986, БИ N2, кл. B 24 B 33/02, 1989; Богородицкий Н.Н. и др. Технологическое оснащение хонингования/ Н.Н.Богородицкий, К.К.Чубаров, В.А.Лебедев. Л. Машиностроение. Ленинград. отд. 1984. 237 с. рис. 1.14, с.23), содержащий корпус с хвостовиком и установленными в нем с возможностью самоустановки державками, несущими бруски. Аналогичные инструменты ограничены по своим технологическим возможностям, не позволяющим применить их при обработке закрытых с 2-х сторон отверстий малого диаметра.

В качестве прототипа наиболее близко по своей технической сущности подходит способ обработки отверстий (а.с. N 1803310, кл. B 24 B 33/02, 1993. Способ обработки отверстий, приоритет 10.12.1990 г.), при котором заготовки и инструменту с подвижными в радиальном направлении абразивными самоустанавливающимися брусками сообщают вращательное движение и относительное осевое возвратно-поступательное перемещение, причем радиальное перемещение брусков осуществляют посредством центробежной силы путем поворота их оси самоустановки вокруг оси, параллельной и эксцентричной оси обрабатываемого отверстия, а заготовке сообщают вращательное движение, по направлению совпадающее с направлением вращения инструмента с окружной скоростью, равной разности окружной скорости инструмента и скорости резания. Способ-прототип обеспечивает высокую точность обработки и производительность. Однако он обладает низкими технологическими возможностями, т.к. не позволяет обрабатывать отверстия малого диаметра. Предлагаемый способ обработки отверстий лишен указанного недостатка.

Известны аналогичные инструменты для обработки отверстий брусками (Хонингование: Справочное пособие /С.И.Куликов, В.А.Романчук, Ф.Ф.Рязанов, Ю.М.Евсеев. М. Машиностроение, 1973. 168 с. рис. 21; Богородицкий Н.Н. и др. Технологическое оснащение хонингования /Н.Н.Богородицкий, К.К.Чубаров, Б.А. Лебедев. Л. Машиностроение. Ленинград. отд. 1984. 237 с. рис. 1.14, с.23), содержащие корпус с хвостовиком и с установленными в нем с возможностью поворота и соединенные между собой пружинами колодки с закрепленными на них державками, несущими бруски. Аналогичные инструменты имеют недостаток: у них ограничены технологические возможности.

Наиболее близко по своей технической сущности в качестве прототипа подходит инструмент для обработки отверстий абразивными брусками (Богородицкий Н. Н. и др. Технологическое оснащение хонингования /Н.Н.Богородицкий, К.К. Чубаров, Б. А.Лебедев. Л. Машиностроение, Ленинград. отд. 1984, 237 с. рис. 1.14, с. 23), содержащий корпус с хвостовиком и установленными в нем с возможностью поворота колодки с закрепленными на них с возможностью самоустановки державками, несущими бруски. Инструмент-прототип не обладает достаточными технологичными возможностями, что не позволяет его использовать для обработки отверстий малого диаметра. Заявляемый инструмент лишен указанного недостатка.

Сущность изобретения. В способе обработки отверстий, при котором заготовке и инструменту с подвижными в радиальном направлении абразивными самоустанавливающими брусками сообщают вращательное движение и относительное осевое возвратно-поступательное перемещение, причем радиальное перемещение брусков осуществляют посредством центробежной силы путем поворота их оси самоустановки вокруг оси, параллельной и эксцентричной оси обрабатываемого отверстия, а заготовке сообщают вращательное движение, по направлению совпадающее с направлением вращения инструмента с окружной скоростью, равной разности окружной скорости инструмента и скорости резания, ось поворота и ось самоустановки брусков располагают вне заготовки, а эксцентриситет оси самоустановки брусков выбирают превышающим радиус обрабатываемого отверстия.

Сущность изобретения, касающаяся инструмента. Инструмент для осуществления способа обработки отверстий, содержащий корпус с хвостовиком и установленным в нем с возможностью поворота колодки с закрепленными на них с возможностью самоустановки державками, несущими бруски, снабжен распылителем СОЖ вилкообразной формы, ввинченным в осевое сквозное отверстие корпуса; державки выполнены консольными относительно корпуса и колодок с вильчатой частью для подвижного соединения с колодками на одном конце и гнездом для установки брусков на противоположном конце, а плоскости основания их переходят в симметричные скосы и со стороны корпуса снабжены пазами Т-образной формы для размещения распылителя СОЖ, а на наружной поверхности у вильчатой части канавками полукруглого сечения; державки снабжены с противоположного конца плоскими фланцами для крепления брусков, соединенными с державками штифтами и винтами, и витой замкнутой пружиной сжатия, размещенной в канавках; корпус снабжен пальцами ступенчатой формы для консольной установки колодок, расположенными в опорах с возможностью поворота и прижатых к ним подпятниками и крышками.

Сущность способа выражается в совокупности следующих признаков. Поворот брусков и самоустановку их производят вокруг по сравнению с прототипом новых осей, которые располагают за пределами заготовки. Этим стала возможной обработка закрытых отверстий малого диаметра (D <45 мм). Кроме того, ось самоустановки бруска располагают от оси обрабатываемого отверстия на величину эксцентриситета, большего по значению радиуса обрабатываемого отверстия. Этим обеспечивается увеличение устойчивости работы бруска, что, в свою очередь, ведет к повышению точности и производительности. Повышение устойчивости бруска уменьшает амплитуду автоколебаний его, что позволяет уменьшить волнистость и шероховатость. Кроме того, становится возможным повысить режимы обработки: давление бруска и др. что увеличивает удельный съем материала. Таким образом, изменен характер известных действий. Все это приведет к достижению нового технического результата в виде расширения технологических возможностей, повышения точности и производительности. Признаки влияют на достигаемый технический результат, т. е. признаки находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. Следовательно, признаки являются существенными.

Сущность инструмента выражается в совокупности следующих признаков. Державки выполнены в виде вытянутого полуцилиндра на одном конце с валиками для соединения с колодками, а на противоположном конце гнездом для установки брусков. Державки установлены консольно относительно колодок и корпуса. Плоскость основания державок переходит в симметричные скосы. На плоскости основания вырезаны со стороны корпуса пазы Т-образной формы для размещения распылителя СОЖ. На наружной цилиндрической поверхности державок у вильчатой части выполнены канавки полукруглого сечения. Державки снабжены кольцевой пружиной сжатия, размещенной в канавках, а с противоположного кольца плоскими фланцами для крепления брусков. Корпус снабжен пальцами для консольной установки колодок, установленными в опорах с возможностью поворота и ограниченных в осевом направлении подпятниками и крышками. Таким образом, изменена структура, форма выполнения и связи элементов. Все это приводит к достижению нового технического результата в виде расширения технологических возможностей, повышения точности и производительности. Признаки влияет на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. Следовательно, эти признаки являются существенными.

Таким образом, способ обработки отверстий и инструмент позволяют решить задачу обработки отверстий малого диаметра (D < 45 для закрытых отверстий, D < 40 для открытых отверстий) и одновременного повышения точности и производительности за счет увеличения устойчивости бруска. При этом улучшены условия установки и съема бруска, так как конструкция станка такова, что доступ к инструменту возможен лишь с торцевой стороны. При малых размерах бруска сохранена возможность интенсивной подачи СОЖ в зону обработки. Вышеприведенный логический анализ показывает, что с использованием заявляемых способа обработки и инструмента возможно достижение технического результата: расширение технологических возможностей, повышение точности и производительности.

В графических материалах заявки представлены: фиг. 1- схема способа обработки (осевой разрез); фиг. 2 то же, (разрез 1 1); фиг. 3 конструкция инструмента при сведенном положении брусков (осевой разрез); фиг.4 вид А, устройство крепления державок при правке брусков; фиг. 5 разрез Б-Б (осевой разрез по распылителю); фиг. 6 вид В; фиг. 7 разрез Г-Г.

Способ обработки отверстий и инструмент для его осуществления в статике.

Заготовка 1, например, наружного кольца роликового подшипника, и обрабатываемая поверхность 2, имеют плоскость симметрии 1 1. Бруски 3, находящиеся в контакте с обрабатываемой поверхностью 2, имеет ту же плоскость симметрии 1-1, которая расположена на расстоянии L от плоскости II-II самоустановки державок 4 брусков 3. Обрабатываемая поверхность 2 имеет диаметр D и ось OO, с которой совмещены оси брусков 3, ось корпуса 5 и ось шпинделя (не показан). Державки 4 выполнены Г-образными и соединены с колодками 6 с возможностью самоустановки бруска вокруг оси O₁O₁. Ось O₁O₁ расположена параллельно и эксцентрично оси OO, причем величина эксцентриситета E>D/2. Колодки 6 соединены с корпусом 5 с возможностью поворота вокруг оси O₂O₂. При этом плоскость III-III поворота смещена от плоскости II-II на расстояние l. Бруски 3 имеют возможность быть прижатыми к обрабатываемой поверхности 2 центробежными силами при вращении корпуса 5 с угловой скоростью _и и относительном осевом возвратно-поступательном перемещении S_пр. Заготовка 1 имеет возможность вращаться с угловой скоростью _з. При невращающемся корпусе 5 бруски 3 и державки 4 находятся в сведенном состоянии (фиг. 3) под действием пружины 7. Державки 4 со стороны корпуса 5 имеют вилки 8 для подвижного соединения с колодками 6 посредством штырей 9. Штыри 9 закрыты от выпадания крышками 10. С противоположной стороны державки 4 имеют гнезда 11 для установки брусков 3 посредством фланцев 12, соединенных с державками посредством штифтов 13 и винтов 14. На наружной поверхности 15 державок 4 выполнены канавки 16 полукруглого профиля для размещения кольцевой пружины сжатия 7. Плоскость 17 основания державок 4 переходит в скосы 18, симметричные оси OO. В неподвижном состоянии державки 4 контактируют по плоскостям 17. При правке брусков 3 имеет возможность развести державки 4 друг от друга на заданное расстояние в зависимости от износа брусков и закрепить посредством мерного кольца 19 и винта 20. Корпус 5 имеет сквозное отверстие, в которое ввинчен распылитель 21 СОЖ вилкообразной формы, угловое положение которого регулируется посредством шайбы 22. Распылитель 21 имеет входные 23 и выходные 24 отверстия. В державках выполнены Т-образные пазы 25 для размещения распылителя. Раздвоенная (вилкообразная) часть 26 распылителя при сведенных державках 4 размещена в пустотах, образуемых скосами 18, причем распылитель в этих зонах имеет срезы 27. Корпус снабжен опорами 28 в виде втулок скольжения, в которые установлены с возможностью поворота штыри 29. Штыри 29 имеют форму трехступенчатого валика, на малый ступени которого закреплены колодки 6 посредством штифтов 30, а торец большей ступени замкнут на опору 28 посредством подпятника 31 и крышки 32. Крышки 32 крепятся на корпусе 5 болтами (условно не показаны). Под крышки 32 установлены защитные прокладки 33. Через резьбовое отверстие корпуса 5 имеется возможность подачи смазки с последующей защитой винтом 34. Корпус 5 соединен со шпинделем станка (условно не показан) посредством посадочной поверхности 35 и резьбы 36. Груз 37, предназначенный для балансировки, закреплен на корпусе 5.

Способ обработки отверстий и инструмент в динамике. Перед началом операции инструмент настраивают на требуемый размер обрабатываемого отверстия. Для этого в гнезда 11 державок 4 устанавливаются бруски 3 соответствующих размеров и закрепляются посредством фланцев 12 и винтов 14. Вставляется мерное кольцо 19 соответствующего размера между плоскостями 17 державок 4. Державки 4 стягиваются винтом 12 и гайкой с противоположной стороны головки винта 12 (гайка условно не показана). Производится предварительная правка брусков 3, а затем балансировка инструмента путем установки грузов 37 соответствующей массы в корпусе 5. После этого мерное кольцо 19, винт 20 и его гайка убираются. Устанавливается заготовка 1 в приспособление на шпинделе изделия (условно не показана). При этом может быть использован специальный станок, конструкция которого является предметом защиты самостоятельной заявкой на изобретение, либо обычный внутришлифовальный станок. В первом случае ось OO заготовки и инструмента имеют вертикальное, а во втором горизонтальное положение. Совмещают плоскость симметрии брусков 3 и плоскость 11 симметрии обрабатываемой поверхности 2, вводя инструмент с брусками во внутрь заготовки 1. Включают вращение заготовки 1 с угловой скоростью _з. Включают вращение шпинделя и инструмента в ту же сторону с угловой скоростью _и. Соотношение угловых скоростей _з и _и выбирают из условий обеспечения необходимого давления брусков 3 на обрабатываемую поверхность 2 и требуемой разности линейных скоростей инструмента V_и и заготовки V_и: V_n-V₃= V_p, где V_p скорость резания. Включает осевое возвратно-поступательное движение брусков 3 со скоростью S_пр. Через осевое отверстие корпуса 5 инструмента подают СОЖ, которая поступает через входные отверстия 23 распылителя 21 и выходные отверстия 24 в зону обработки. Под действием центробежной силы державки 4 и бруски 3 перемещаются в радиальном направлении, пока не коснутся обрабатываемой поверхности 2. При этом происходит два поворота: колодок вокруг оси O₂O₂, а брусков 3 с державками 4 вокруг оси O₁O₁ самоустановки брусков 3. По истечении заранее выбранного времени все движения выключаю в обратном порядке. При уменьшении угловой скорости _и инструмента под действием силы упругости пружины 7 державки 4 приближаются к оси OO, пока не коснутся плоскостями 17. При обработке на спецстанке далее снимают заготовку и устанавливают следующую. При работе на внутришлифовальном станке выводят инструмент на заготовки, снимают ее из приспособления и устанавливают следующую заготовку.

Пример конкретного выполнения. Необходимо обработать поверхности бортов наружного кольца роликоподшипника типа 2204 с размерами отверстия борта 36,8^+0,03. Обработана партия из 1000 деталей на ПО ГП34 на модернизированном станке фирмы "МАРАРА". В качестве инструмента использовали заявляемый инструмент с брусками 24АМ143И31КЛ, пропитанными серой. Смазывающе-охлаждающая жидкость ММП5 и 5% олеиновой кислоты. Частота вращения инструмента 2750 о/мин, скорость резания0 175 м/мин. Число двойных ходов инструмента в мин 240. Амплитуда осевого возвратно-поступательного движения 7 мм. Машинное время обработки колец 8^oC12 с. Обработанные детали заявляемыми способом и инструментом имели следующие параметры: отклонения от круглости 0,725 мкм (2,093 мкм); конусообразность 2,2 мкм (5,2 мкм; отклонения от прямолинейности профиля 1,2 мкм (2,725 мкм); шероховатость 0,1127 мкм (0,3 мкм) в скобках указаны те же параметры после предыдущей операции шлифования. Все детали признаны годными.

Экономическая эффективность заявляемых способа обработки и инструмента может быть определена сравнением времени обработки со способом, используемым на базовом предприятии, а именно шлифованием. Повышение точности и качества поверхности обработанных деталей позволяет улучшить эксплуатационные свойства сборочных единиц и машин, в которых они используются. В конечном итоге это позволяет увеличить ресурс работы, либо сократить число необходимых деталей, обработанных предлагаемым способом обработки и инструментом для его осуществления.

На предлагаемое изобретение разработана техническая документация на конструкцию инструмента и конструкцию специального станка для осуществления способа обработки отверстий. Внедрение способа и инструмента предполагается на ПО ГП34 в 1993-94 г.г. 2

Формула изобретения

1. Способ обработки отверстий, при котором заготовке и инструменту с абразивными брусками сообщают относительное возвратно-поступательное перемещение и вращение в одном направлении из условия равенства окружной скорости заготовки, разности окружной скорости инструмента и скорости резания, а абразивные бруски перемещают в радиальном направлении под действием центробежной силы, отличающийся тем, что радиальное перемещение бруска посредством центробежной силы осуществляют поворотом оси самоустановки бруска вокруг оси, параллельной оси вращения заготовки, при этом оси самоустановки и поворота располагают вне заготовки, а расстояние между осями самоустановки бруска и вращения заготовки выбирают большим радиуса обрабатываемого отверстия.

2. Инструмент для обработки отверстий, содержащий хвостовик с корпусом, связанные с ним с возможностью поворота относительно осей, параллельных оси вращения инструмента, колодки, несущие державки с абразивными брусками, а также кольцевую пружину сжатия, отличающийся тем, что державки выполнены Г-образными, обращенными к корпусу горизонтальными частями, соединенными с колодками с возможностью самоустановки посредством осей, параллельных оси вращения инструмента, и имеющими на вертикальных частях плоские фланцы, закрепленные на их торцах штифтами и винтами из условия образования гнезд для брусков, и канавки полукруглого сечения для размещения упомянутой кольцевой пружины сжатия, при этом связь корпуса с колодками выполнена в виде установленных в опорах корпуса с возможностью поворота штырей, прижатых к корпусу подпятниками и крышками и несущих консольно закрепленные колодки, причем инструмент снабжен распылителем СОЖ вилкообразной формы, установленным в выполненных в корпусе сквозном отверстии по резьбе и Т-образных пазах и скосах державок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7