РОТАЦИОННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАСТАЧИВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ Российский патент 1994 года по МПК B23B27/12 

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к методам обработки отверстий в деталях типа труб, гильз, втулок и т. д. , выпускаемых в автомобильной, тракторной, авиационной и других отраслях промышленности.

Известен инструмент для чистовой обработки отверстий (авт. св. СССР N 332928), у которого круглый режущий диск свободно вращается с осью, в качестве радиальной опоры которой использованы игольчатые подшипники, а для восприятия осевой нагрузки применен шарик. Ось вращения круглого режущего диска наклонена к оси державки под некоторым углом. Кожух, охватывающий корпус инструмента, выполнен из антифрикционного материала и служит также в качестве поддерживающего элемента и выполняет функцию направления смазочно-охлаждающей технологической среды в зону резания по наружным каналам корпуса.

Данная конструкция не обеспечивает возможности настройки круглого режущего диска на диаметр обработки.

Другим недостатком следует считать то, что в процессе скольжения поддерживающего элемента на поверхности расточенного отверстия происходит интенсивный износ этого элемента и соответственно пространственное изменение расположения корпуса инструмента относительно оси вращения заготовки, что неизбежно приводит к ухудшению качества обработки отверстия, а именно к снижению точности выполненного диаметра отверстия, к конусообразности отверстия по его глубине.

Известен инструмент для чистовой обработки отверстий, принятый за прототип, у которого в корпусе неподвижно закреплена державка, несущая режущий элемент. При этом режущий элемент выполнен в виде диска со сплошной режущей кромкой, установленного на державке с возможностью вращения вокруг ее оси. Ось расположена под углом к оси корпуса так, что одна сторона диска производит резание, а противоположная выглаживание.

Применение данной конструкции в силу одновременного использования одного режущего диска, выполняющего процесс резания и выглаживания, не позволяет повысить точность обработки из-за различного износа участков режущего диска, что неизбежно приводит к увеличению возникающего изгибающего момента на диске и соответственно на оси.

Другим недостатком следует считать то, что в инструменте имеются конструкционные зазоры между диском и осью, а точнее между свободно вращающейся осью державки. Данный недостаток снижает виброустойчивость инструмента и надежность его работы.

Для повышения жесткости инструмента и распределения действующих сил на режущий элемент и опору предложен ротационный инструмент для растачивания отверстий, в корпусе которого на подшипниках установлена державка с чашечным режущим элементом и размещена опора, задняя поверхность режущего элемента имеет возможность контактирования с конической поверхностью установленного на корпусе промежуточного кольца. Противоположный торец этого кольца размещен на шариках, контактирующих одновременно с конической дорожкой качения на корпусе и с поверхностью обрабатываемого отверстия, а также с торцом подпружиненного кольца.

Выполнение промежуточного кольца и шариков, расположенных равномерно по окружности и контактирующих с поверхностью обрабатываемого отверстия, обеспечивает стабильность вращения режущего элемента за счет уменьшения скорости относительного скольжения, т. е. обеспечивается установление однозначной зависимости между скоростью вращения режущего элемента и скоростью вращения заготовки. При этом в процессе обработки тела качения инструмента имеют натяг, создаваемый торцом подпружиненного кольца, что обеспечивает после обработки предложенным инструментом пластически-деформируемую структуру поверхностного слоя материала с улучшенными эксплуатационно-механическими свойствами.

Выполнение ряда шариков с возможностью одновременного контактирования с поверхностью отверстия, а также с промежуточным кольцом с одной стороны и с другой стороны с подпружиненным кольцом обеспечивает уменьшение изгибающего момента, действующего на державку с подшипниками, и соответственно к снижению угловых перемещений не только самого чашечного режущего элемента в подшипниковом узле, но и корпуса этого инструмента относительно оси обрабатываемого отверстия. Таким образом обеспечивается жесткое расположение инструмента по оси обрабатываемого отверстия.

Особенности предлагаемого изобретения поясняются на примере однолезвийного инструмента для растачивания отверстий, в котором реализован метод ротационного резания материалов.

На фиг. 1 дан общий вид ротационного инструмента с местным разрезом; на фиг. 2 - вид спереди (по стрелке А на фиг. 1).

Ротационный инструмент для растачивания отверстий в заготовках 1 содержит резцовый корпус 2, соединенный с помощью резьбового хвостовика со стеблем 3, чашечный режущий элемент 4, размещенный непосредственно на роликовом подшипнике 5 и опорном шарике 6 в держателе 7, а также размещенный на наружной поверхности резцового корпуса 2 опорный узел, имеющий возможность регулирования радиального положения тел качений, выполненных в виде ряда шариков 8.

Опорный узел состоит из промежуточного кольца 9, размещенного в зоне между режущим элементом 4 и торцом подпружиненного кольца 10, прорезной цилиндрической пружины 11 и регулировочной гайки 12 с фиксирующим ее от проворота винтом 13. Предохранение резцового корпуса 2 от непроизвольного раскрепления на стебле осуществлено с помощью резьбовых штифтов 14 и разрезного кольца 15.

Торец 16 промежуточного кольца 9 выполнен со стороны задней поверхности режущего элемента 4 коническим и с возможностью контактирования с задней поверхностью 17 режущего элемента 4 на определенном участке сопряжения. Противоположный торец 18 промежуточного кольца 9 размещен на шариках 8, которые равномерно расположены по окружности конической дорожки качения 19, выполненной на резцовом корпусе 2. Шарики 8 имеют возможность контактирования одновременно с конической дорожкой качения 19 и с торцом 20 подпружиненного кольца 10, а в процессе обработки и с поверхностью 21 обрабатываемого отверстия заготовки 1.

Подвод смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) в зону резания режущего элемента 4 осуществляется посредством выполнения центрального канала 22 в стебле 3 и в резцовом корпусе 2 и вспомогательных каналов 23. Шарики 8 заключены в сепаратор 24.

Перед обработкой отверстия заготовки 1 на стебель 3 навинчивают резцовый корпус 2 и фиксируют резьбовое их соединение с помощью резьбовых штифтов 14 и разрезного кольца 15. При повороте регулировочной гайки 12 выбирают зазоры в ряду шариков 8, размещенных между торцом 18 промежуточного кольца 9 и торцом 20 подпружиненного кольца 10, на которые воздействует усилие цилиндрической прорезной пружины 11 и регулировочной гайки 12. После выбора зазоров в зоне расположения шариков 8 задняя поверхность 17 режущего элемента 4 контактирует с конической поверхностью 16 промежуточного кольца 9.

При этом в процессе обработки поверхности 21 отверстия заготовки 1 чашечный режущий элемент 4, расположенный на роликовых подшипниках 5 и опорном шарике 6, вращается относительно оси державки 7.

В результате сообщаемых инструменту и заготовке 1 кинематических движений происходит срезание припуска под обработку, а действующая сила резания на режущем лезвии чашечного режущего элемента 4 воспринимается роликовым подшипником 5, опорным шариком 6 и через соединение промежуточного кольца 9 с режущим элементом 4 непосредственно рядом шариков 8, базирующихся на поверхности 21 отверстия заготовки 1. Подобное распределение действующих сил на режущем элементе 4 и используемые в инструменте опоры устраняют угловые перемещения корпуса 2, закрепленного на длинномерном стебле 3. Одновременно с этим ряд шариков 8 производит и пластическую обработку поверхностного слоя отверстия заготовки.

Таким образом, выполнение промежуточного кольца 9 с конической поверхностью 16 и наличие шариков 8, установленных в ряду равномерно по окружности и контактирующих в процессе работы инструмента с поверхностью 21 отверстия заготовки 1, обеспечивает установление однозначной зависимости между скоростью вращения режущего элемента 4 и скоростью вращения заготовки 1 при уменьшении скорости относительного скольжения указанных элементов, т. е. обеспечивается стабильность вращения режущего элемента 4 с заданной частотой вращения. Выполнение шариков 8, одновременно контактирующих с корпусом 2, с поверхностью 21 отверстия заготовки 1 и с подпружиненным кольцом 10, обеспечивает надежное базирование инструмента в обрабатываемом отверстии заготовки без угловых перемещений, что позволяет по сравнению с прототипом получать отверстия лучшие по качеству обработки. (56) Авторское свидетельство СССР N 214287, кл. B 23 B 27/12, 1966.

Использование: может быть использовано на машиностроительных заводах, связанных с обработкой отверстий при использовании ротационных методов обработки заготовок. В ротационном инструменте для растачивания отверстий, в корпусе 2 которого на подшипниках 5 установлена державка 7 с чашечным режущим инструментом 4 и размещена опора 6, задняя поверхность 17 режущего элемента 4 имеет возможность контактирования с конической поверхностью 16 промежуточного кольца 9, противоположный торец 18 которого размещен на шариках 8, контактирующих с конической дорожкой качения 19 корпуса 2, а также с торцом 20 подпружиненного кольца 10. 2 ил.

РОТАЦИОННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАСТАЧИВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ, в корпусе которого на подшипниках установлена державка с чашечным режущим элементом, отличающийся тем, что инструмент снабжен размещенными на корпусе подпружиненным кольцом, промежуточным кольцом с конической поверхностью и шариками, а на корпусе выполнена коническая дорожка, предназначенная для взаимодействия с указанными шариками, предназначенными для одновременного взаимодействия с торцем подпружиненного кольца и промежуточного кольца, коническая поверхность которого связана с задней поверхностью режущего элемента.