ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ Российский патент 1996 года по МПК B23B51/00 

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно касается инструмента для обработки глубоких отверстий.

Известен инструмент для обработки глубоких отверстий, который содержит установленные на корпусе подвижные и неподвижные опорные элементы, каждый из которых имеет коническую поверхность для размещения двух рядов тел качения, заключенных в сепараторе. Инструмент содержит также нажимной узел, выполненный в виде гайки и предназначенный для взаимодействия с последней и подвижным опорным элементом пружины.

Недостатком представленного технического решения является отсутствие возможности регулировки диаметра по направляющим элементам качения в каждом ряду инструмента, что не позволяет осуществлять перераспределения натягов по направляющим телам и соответственно действующих усилий по ним. Другим эксплуатационным недостатком инструмента является увеличение диаметра по направляющим элементам качения второго их ряда при вводе первого ряда в обрабатываемое отверстие. Это обстоятельство снижает точность и надежность заправки инструмента в обрабатываемое отверстие заготовки. В связи с тем, что отсутствует возможность изменения натягов по направляющим элементам качения в рядах в процессе вывода инструмента на ускоренном ходу, на поверхности обработанного отверстия остаются винтовые канавки, которые в целом снижают качество обработанной поверхности отверстия в детали.

Поэтому и возникла проблема создания надежного в работе инструмента, позволяющего использовать рабочий в ускоренный ход инструмента для повышения качества поверхности обработанной заготовки при повышении технологической надежности работы инструмента в целом. Поставленная задача решается путем использования двух рядов тел качений, размещенных по длине корпуса. Один ряд тел качения инструмента в процессе обработки режущим блоком на рабочем ходу выполняет функции центрирования инструмента по оси обрабатываемого отверстия заготовки и направления его по длине заготовки, а другой ряд тел качения одновременно служит для пластического деформирования тонкого слоя поверхности отверстия и поддержания конца длинномерной борштанги по оси отверстия заготовки. При этом на обратном ускоренном ходе инструмента осуществляется окончательное формирование поверхностного слоя отверстия заготовки, т.е. осуществляется разделение выполняемых функций рядов тел качений инструмента. Это обеспечит повышение устойчивости и технологической надежности инструмента в процессе работы и улучшение качества поверхности обработанных отверстий в длинномерных заготовках.

Для решения данной задачи у инструмента для обработки глубоких отверстий, содержащего установленные на корпусе режущий блок, опорные элементы с дорожками качения для размещения радиально подвижных тел качений, заключенных в сепараторах в двух рядах по длине корпуса, дополнительные ряды тел качений, предназначенные для взаимодействия с корпусом, и нажимной узел, выполненный в виде втулки и пружины, расположенной со стороны опорного элемента, установлены жестко на корпусе опорные элементы, а тела качения размещены с возможностью перемещения в осевом направлении относительно этих элементов. При этом сепаратор в каждом ряду с одной стороны сопряжен через опорные втулки и дополнительные ряды тел качения с торцом втулки, а между другими торцами коаксиально размещены антифрикционные втулки с буртами, между которыми размещены пружина и регулировочная гайка, размещенная на одной из этих втулок.

В сопряжении торцов втулки и резьбового штифта с опорными втулками размещены на корпусе дополнительные ряды тел качений, предназначенные для взаимодействия с поверхностью кольца и втулки, размещенных на корпусе.

На фиг. 1 изображен инструмент для обработки глубоких отверстий, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вид В на фиг. 1.

Инструмент для обработки глубоких отверстий состоит из последовательно установленных на корпусе 1 съемного режущего блока 2, рядов опорных элементов 3 и 4 с дорожками качения 5 и 6 для размещения радиально подвижных тел качений 7, выполненных на фиг. 1 в виде роликов, которые заключены в сепараторы 8 и 9, а также дополнительных рядов тел качений 10 и 11, предназначенных для взаимодействия с поверхностью кольца 12 и втулкой 13, посаженной на резьбовое соединение корпуса 1.

Съемный режущий блок 2 центрирован по оси корпуса 1 с помощью цилиндрической шейки 14, а от проворота предохранен непосредственно призматической шпонкой 15 (фиг. 1 и 3). В пеpедней части режущего блока 2 выполнен паз прямоугольной формы, в полости которой установлены режущие вставки 16, оснащенные твердым сплавом. На наружной поверхности режущего блока 2 в продольных пазах запрессованы упругие призматической формы шпонки 17. Съемный режущий блок 2 на корпусе 1 фиксируется с помощью болта 18 и быстросъемной шайбы 19. Нажимной узел, предназначенный для регулирования радиального расположения тел качений 7 в рядах инструмента, выполнен в виде резьбовой пары. Со стороны режущего блока 2 нажимной узел выполнен в виде резьбовых штифтов 20, равномерно расположенных по окружности корпуса 1 (фиг. 1 и 3). Торец резьбового штифта 20 сопряжен с дополнительным кольцом 21. действующим на тела качения 10. Со стороны узла крепления корпуса 1 на стеблевой части 22 нажимной узел выполнен в виде втулки 13 с резьбой и контргайки 23, предохраняющей эту втулку 13 от случайных проворотов. Опорные элементы 3 и 4 на корпусе 1 расположены вдоль его оси при помощи кольца 12 и втулки 24 и закреплены контр гайкой 25. Прессовая посадка, по которой установлены опорные элементы 3 и 4 на корпусе 1, и резьбовой штифт 26, размещенный в продольном пазу втулки 24, обеспечивают жесткое соединение без проворотов этих элементов относительно корпуса 1. Сепараторы 8 и 9 кинематически связаны с опорными втулками 27 и 28. Кинематическая связь осуществлена посредством опирания торца опорной втулки 27 или 28 на торец расточки сепаратора 8 или 9 и фиксирования их винтом 29. С помощью сепараторов 8 и 9 тела качения 7 в первом и во втором ряду опорных элементов 3 и 4 предохранены от распадания (фиг. 2), а опорные втулки 27 и 28, в равномерно выполненных по окружности пазах которых расположены тела качения 7, имеют возможность перемещения этих тел 7 качений вдоль дорожек качения опорных элементов 3 и 4. Между обращенными друг к другу торцами сепараторов 8 и 9 размещены коаксиально антифрикционные втулки 30 и 31 с буртами. Между буртами этих втулок 30 и 31 расположена витая пружина 32, работающая на сжатие и регулировочная гайка 33, размещенная на резьбовой части втулки 31. Лепестки сепараторов 8 и 9, образованные продольными пазами для размещения тел качения 7, закреплены с помощью винтов 34. Образованные посредством колец 21 дополнительные ряды тел качений 10 и 11 прикрыты кожухами 35 и 36, которые закреплены с помощью винтов 37 на опорных втулках 27 и 28.

Для подвода смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) в стеблевой части 22 и в корпусе 1 выполнено центральное отверстие 38, которое соединено через отверстие 39 в корпусе 1 с наклонным отверстием 40, выполненное в сепараторах 9 и 8. Центральное отверстие 38 соединено также с отверстием 41, расположенным в зоне установки режущих вставок 16 в резцовом блоке 2.

Выполнение дорожек качения 5 и 6 на неподвижных опорных элементах 3 и 4 с одинаковыми диаметрами равными диаметрам дорожек качения на дополнительных кольцах 21 в дополнительных рядах тел качений 10 и 11 улучшает условия чистого качения тел качений 7, перемещающихся по дорожкам этих элементов и устраняет возможность возникновения скольжения тел качений.

При настройке инструмента для работы корпус 1 завинчивается на стеблевую часть 22.

При этом также устанавливается на цилиндрическую шейку 14 корпуса 1 и призматическую шпонку 15 (фиг.1.3) резцовый блок 2, который фиксируется жестко при повороте болта 18 и размещении на нем быстросъемной шайбы 19. Настройка на диаметр каждого ряда тел качений 7 на опорных элементах 3 и 4 выполняется раздельно резьбовыми штифтами 20 перед установкой режущего блока 2 и размещенной на резьбовой части корпуса 1 втулки 13. Тел качений 7, расположенных на опорном элементе 3, настроен на несколько меньший диаметр, чем ряд тел качений 7, обкатывающий дорожки 5 опорного элемента 3. Тела качения 7 в процессе введения инструмента в растачиваемое отверстие заготовки получают некоторый радиальный натяг, что обеспечивает исключение зазора между поверхностью растачиваемого отверстия заготовки, на которое базируется инструмент, и рядами тел качений 7, обкатывающих дорожки качения 5,6 опорных элементов 3 и 4. Упругие призматической формы шпонки 17 режущего блока 2 настраивают на диаметральный размер режущих вставок 16.

Инструмент работает следующим образом.

При вводе инструмента в растачиваемое отверстие заготовки режущие вставки 16, размещенные в блоке 2, растачивают отверстие заготовки, на которое в процессе заправки инструмента базируются упругие шпонки 17.

Упругие шпонки 17 воспринимают возникающие нагрузки от сил резания режущего блока 2, которые воспринимаются корпусом 1 через призматическую шпонку 15 и узел крепления, выполненного в виде болта 18 с быстросъемной шайбой 19 и цилиндрической шейкой 14. Образующаяся стружка на режущих вставках 16 удаляются потоком СОТС, подводимой в зону их резания через отверстия 41 и 38 от насосной станции станка.

При дальнейшем рабочем ходе инструмента вводят в расточенное отверстие заготовки тела качения 7, обкатывающие дорожку качения 5 опорного элемента 3, жестко установленного между кольцом 12 и втулкой 24. Через дополнительный ряд тел качения 10 при прямой подаче инструмента, взаимодействуя с поверхностью расточенного отверстия заготовки, тела качения 7 сдвигаются по наклонной дорожке 5 опорного элемента 3.

При этом сжимается пружина 32, на которую воздействуют сепаратор 8 и антифрикционная втулка 30, и тем самым центрируется инструмент по оси отверстия заготовки.

Второй ряд тел качений 7, размещенных на дорожке качения 6 опорного элемента 4, в этот период времени производят пластическую обработку отверстия заготовки. Действующая нагрузка в радиальном направлении воспринимается дополнительным рядом тел качения 11, контактирующих с поверхностями дополнительных колец 21 и резьбовой втулкой 13 через опорную втулку 28. Опорные элементы 5 и 4 в процессе обработки находятся на корпусе 1 неподвижно, которое обеспечивается посредством контргаек 25, 23 и резьбовым штифтом 26. Поэтому ряд тел качений 7 на опорном элементе 4 имеют возможность воспринимать большие радиальные нагрузки, чем ряд тел качений 7, расположенных на опорном элементе 3. Ряд тел качений 7 на опорном элементе 4 работают с определенным натягом, установленным предварительно с помощью резьбовой втулки 13 и контр
гайки 23 и обеспечивающим пластическое деформирование поверхностного слоя материала отверстия заготовки. Одновременно с этим призматические упругие шпонки 17 выполняют функцию очистки поверхностного слоя отверстия заготовки, а ряд тел качений 7 на опорном элементе 3 центрируют инструмент по оси отверстия в целом. Перед обратным рабочим ходом инструмента резцовые вставки 16 могут быть сняты и в момент обратной подачи инструмента уже сдвигаются тела качения 7 относительно дорожки качения 6 опорного элемента 4, являясь при этом только центрирующим рядом. Благодаря действию упругой силы, развиваемой пружиной 32 и установленной посредством регулировочной гайки 33, размещенной на резьбе антифрикционной втулке 31, ряд тел качений 7 на опорном элементе 3 выполняет окончательное формирование поверхностного слоя отверстия заготовки.

Выполнение двух рядов тел качения 7, размещенных вдоль оси корпуса 1, обеспечивает устранение угловых перемещений инструмента в обрабатываемом отверстии за счет того, что в процессе обработки один ряд тел качений выполняет функцию центрирования, а другой является формирующим поверхностный слой отверстия. Подвод СОТС в зону контактирования тел качения 7 с поверхностью отверстия заготовки осуществляется через отверстия 38 и 39 в корпусе, а также наклонные отверстия 40, выполненные в сепараторах 8 и 9. Кожуха 36 и 38, фиксируемые на опорных втулках 27 и 28 посредством винтов 37, обеспечивают сохранность консистентной смазки в дополнительных рядах тел качений 10 и 11, размещенных между дополнительными кольцами 21 и обкатывающих поверхности кольца 12 и втулки 13. Благодаря фиксированию с помощью винтов 29 опорные втулки 27 и 28 вращаются вместе с сепараторами 8 и 9.

Создание возможности разделить функции направляющих элементов у инструмента, применяемого при обработке глубоких отверстий, на выполнение очистки поверхности, центрирования его по оси обрабатываемого отверстия заготовки и окончательного формирования поверхностного слоя этого отверстия позволит повысить технологическую надежность работы инструмента в целом и повысить качество обработанного отверстия заготовки.

Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности, касается инструмента для обработки длинномерных изделий. Сущность изобретения: инструмент для обработки глубоких отверстий содержит установленные на корпусе 1 режущий блок 2, опорные элементы 3 и 4 с дорожками качения 5 и 6 для размещения радиально подвижных тел качения 7. Последние заключены в сепараторах 8, 9 в двух рядах по длине корпуса 1. Дополнительные ряды тел качений 10 и 11 предназначены для взаимодействия с корпусом 1. Нажимной узел выполнен в виде втулки 13 и пружины 25, расположенной со стороны опорного элемента 4. Опорные элементы 3 и 4 установлены жестко на корпусе 1, а тела качения 7 перемещаются в осевом направлении относительно этих элементов. При этом сепаратор 8 и 9 в каждом ряду с одной стороны сопряжен через опорные втулки 27 и 28 и дополнительный ряд тел качений 10 и 11 с торцом втулки 13, а между другими торцами сепараторов 8 и 9 коаксиально размещены антифрикционные втулки 30, 31 с буртами, между которыми размещены пружины 32 и регулировочная гайка 33, размещенная на одной из этих втулок 31. А в сопряжении торцов втулки 13 и резьбовых штифтов 20 с опорными втулками 27 и 28 размещены на корпусе 1 дополнительные ряды тел качения 10, 11, взаимодействующие с поверхностью кольца 12 и втулки 13. 4 ил.

Инструмент для обработки глубоких отверстий, содержащий установленные на корпусе режущий блок, опорные элементы с дорожками качения, предназначенными для размещения тел качения, установленных с возможностью радиального перемещения и расположенных в сепараторах, дополнительные ряды тел качений, предназначенные для взаимодействия с корпусом и поверхностью колец, и нажимной узел, выполненный в виде втулки и пружины, отличающийся тем, что инструмент снабжен опорными втулками, торцы которых предназначены для взаимодействия с торцами сепараторов, антифрикционными втулками с буртами, размещенными между обращенными друг к другу торцами сепараторов коаксиально последним, установленной на одной из антифрикционных втулок регулировочной гайкой и резьбовыми штифтами, торцы которых установлены с возможностью взаимодействия с упомянутым кольцом, расположенным со стороны режущего блока, при этом пружина размещена между антифрикционными втулками, опорные элементы жестко связаны с корпусом, а тела качения установлены с возможностью перемещения в осевом направлении, причем торцы сепараторов кинематически связаны с торцом упомянутой втулки посредством опорных втулок и дополнительных рядов тел качения.