АЛМАЗНАЯ РАЗВЕРТКА Российский патент 2000 года по МПК B23D77/00 B24B33/08 

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к процессу финишной обработки прецизионных отверстий изделий, например, золотниковых отверстий в корпусах гидравлических агрегатов.

Известен (см. , например, И. Е. Фрагин, "Новое в хонинговании", М. "Машиностроение", 1980) алмазный инструмент-хон, содержащий корпус, на наружной поверхности которого в пазах размещены алмазные бруски. Бруски имеют возможность перемещаться в некоторых пределах в радиальном направлении для установки инструмента на заданный размер. В процессе обработки инструменту сообщают вращательное и возвратно-поступательное движения вдоль оси обрабатываемого отверстия. Кроме того, для увеличения размера обрабатываемого отверстия брускам сообщают радиальное перемещение.

Известный алмазный инструмент имеет следующие недостатки:
1. Необходимость выполнения корпуса инструмента и размещенных в нем подвижных частей с высокой точностью, что значительно увеличивает трудоемкость его изготовления.

2. Низкая жесткость инструмента из-за наличия большого числа подвижных частей, что отрицательно сказывается на качестве и точности обработанных отверстий изделий.

3. Необходимость использования сложных дорогостоящих специальных станков.

Известна алмазная развертка, являющаяся прототипом предлагаемого решения (см. И.Е.Фрагин, В.Д.Брискин, И.Р.Кяримов, Алмазное развертывание отверстий в деталях из чугуна, "Вестник машиностроения" N 11, 1979, М. "Машиностроение"), использование которой устраняет указанные недостатки.

Алмазная развертка представляет собой тонкостенный деформируемый корпус, надетый на коническую оправку. На наружной цилиндрической поверхности корпуса размещены ряды алмазных брусков. Для компенсации износа алмазного слоя корпус с брусками имеет возможность перемещения в осевом направлении по конической оправке.

Рабочая поверхность брусков выполнена цилиндрической формы. Со стороны входа брусков в обрабатываемое отверстие на них могут быть выполнены небольшие фаски. По всей длине каждого ряда бруски имеют постоянную зернистость.

Однако известная алмазная развертка также имеет существенные недостатки. Использование брусков постоянной зернистости по длине развертки вызывает необходимость при обработке отверстий с высокими требованиями по геометрии и шероховатости поверхности использовать многопроходное развертывание отверстий несколькими развертками, оснащенными брусками различных зернистостей. Это снижает производительность труда.

Конструкция развертки не обеспечивает надежного направления ее при входе в отверстие. Это неблагоприятно сказывается на точности обрабатываемых отверстий.

При работе развертки удаление припуска осуществляется торцовыми поверхностями алмазных брусков или небольшими торцовыми фасками. Это приводит к большим толщинам среза, приходящимся на каждый алмазный брусок. Работа с большими толщинами среза также отрицательно сказывается на точности обрабатываемых отверстий и стойкости инструмента. Наблюдается схватывание и сваривание срезанной стружки с алмазными брусками. Это приводит к полной потере работоспособности инструмента.

Обеспечит повышение производительности, качества обработки и работоспособности инструмента стало возможным, используя предлагаемую алмазную развертку, содержащую корпус в виде цилиндра с размещенными на его поверхности рядами алмазных брусков, при этом каждый ряд содержит несколько брусков различной зернистости и длины, причем зернистость и длина каждого последующего в ряду бруска меньше, чем у предыдущего на 30-70%, рабочие поверхности последних брусков имеют цилиндрическую форму, а рабочие поверхности всех предыдущих имеют форму конической поверхности с углом общей образующей равным 1-10 мин.

На фиг. 1 показано устройство предлагаемой развертки в нерегулируемом исполнении, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вариант устройства предлагаемой развертки в регулируемом исполнении, на фиг. 4- разрез А-А на фиг. 3.

Алмазная развертка в нерегулируемом исполнении содержит корпус 1 в виде цилиндра. На наружной поверхности корпуса размещены ряды 2 алмазных брусков. Бруски закреплены на корпусе механически, либо приклеены к нему или припаяны.

Каждый ряд содержит несколько, от двух до пяти, брусков 3 различной зернистости и длины l₁, l₂, l₃. На фиг. 1 и 3 показано три бруска в ряду. Зернистость и длина каждого последующего в ряду бруска меньше, чем у предыдущего, на 30-70%. В результате этого первые крупнозернистые бруски обеспечивают черновое развертывание, а последующие более мелкозернистые бруски - получистовое и чистовое развертывание. Это позволяет отказаться от многопроходного развертывания и обеспечить качество обработки изделия одной разверткой за один проход.

Пропорционально изменению зернистости брусков в каждом ряду изменяется их длина. Последние - чистовые бруски меньшей зернистости - имеют и меньшую длину по сравнению с предшествующими черновыми брусками большей зернистости. Поскольку мелкозернистые бруски имеют большую изностойкость, чем крупнозернистые, это позволяет выравнить стойкости брусков различной зернистости, располагающихся водном ряду. В свою очередь это обеспечивает рациональное использование алмазных брусков за все время работы развертки и позволяет снизить затраты на инструмент.

Рабочие поверхности последних в рядах брусков имеют цилиндрическую форму с диаметром D, равным номинальному диаметру развертки. Они обеспечивают чистовую отделку обрабатываемого отверстия с требуемой точностью и шероховатостью поверхности.

Рабочие поверхности всех предшествующих в ряду брусков имеют форму конической поверхности с углом общей образующей равным 1-10 мин. Это позволяет многократно уменьшить толщины среза, приходящиеся на каждый алмазный брусок, и повысить их работоспособность. Если у известной алмазной развертки, имеющей цилиндрическую форму, толщина среза a, приходящаяся на каждый алмазный брусок, равна

где S_о - подача развертки в осевом направлении за один ее оборот;
Z - число рядов брусков, размещающихся по окружности развертки, то у предлагаемой алмазной развертки

где ϕ - угол образующей конуса.

При угле образующей равным 1-10 мин толщина среза по сравнению с известной разверткой уменьшается от 300 до 3000 раз. Во столько же раз увеличивается число алмазных зерен, одновременно участвующих в работе. Все это уменьшает нагрузку на алмазные зерна и благоприятно сказывается на их работоспособности. Улучшаются условия размещения и вымывания охлаждающей жидкостью срезанного металла между алмазными зернами. Устраняется возможность схватывания и сваривания срезанного металла с материалом алмазного бруска.

Одновременно пологий конус брусков обеспечивает надежное направление развертки и исправление ею погрешностей геометрической формы обрабатываемого отверстия.

Предлагаемая развертка может быть выполнена и в регулируемом исполнении. В этом случае корпус 1 ее выполняется, как и у известной развертки, принятой за прототип, в виде разрезной деформируемой втулки, надетой на жесткую коническую оправку 4. Для компенсации износа алмазного слоя корпус с закрепленными на нем брусками периодически смещают в осевом направлении по конической оправке.

В отличие от известной прелагаемая алмазная развертка обеспечивает:
повышение производительности труда за счет совмещения в одной развертке черновых и чистовых брусков и отказа от многократного развертывания;
повышение качества обработки изделий за счет надежного направления развертки в процессе работы;
повышение работоспособности развертки за счет увеличения числа алмазных зерен, одновременно участвующих в работе, уменьшения нагрузки на них и выравнивания стойкости черновых и чистовых брусков.

Изобретение относится к области металлообработки, к процессу финишной обработки прецизионных отверстий изделий, например золотниковых отверстий в корпусах гидравлических агрегатов. Развертка содержит корпус в виде цилиндра с размещенными на его поверхности рядами алмазных брусков. Для повышения производительности, качества обработки и работоспособности инструмента каждый ряд содержит несколько брусков различной зернистости и длины. Зернистость и длина каждого последующего в ряду бруска меньше, чем у предыдущего, на 30-70%. Рабочие поверхности последних брусков в ряду имеют цилиндрическую форму, а рабочие поверхности всех предыдущих имеют форму конической поверхности с углом общей образующей, равным 1 - 10 мин. 4 ил.

Алмазная развертка, содержащая корпус в виде цилиндра с размещенными на его поверхности рядами алмазных брусков, отличающаяся тем, что каждый ряд содержит несколько брусков различной зернистости и длины, причем зернистость и длина каждого последующего в ряду бруска меньше, чем у предыдущего на 30 - 70%, рабочие поверхности последних брусков имеют цилиндрическую форму, а рабочие поверхности всех предыдущих имеют форму конической поверхности с углом общей образующей, равным 1 - 10 мин.