Способ обработки отверстий и алмазно-абразивное сверло для его осуществления

(71) Донецкий политехнический институтКонстантиновское производственное обьединение "Автостекло"(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ ИАЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЕ СВЕРЛО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ)ИЯ(57) Использование: в машиностроении, вчастности при изготовлении сквозных и глухих со сферическим дном отверстий в металлах и неметаллических материалах.Сущносгь изобретения: способ. обработкизаключается в том, что задают угол (а) разворота инструмента относительно оси обрабатываемого отверстия. Затем инструментповорачивают относительно последней вплоскости, проходящей через ось инструмента им вектор, перпендикулярный косям инструмента и отверстия на угол (3 -15). В корпусе (2) выполняют паз под углом(у=. 90 - а), а на боковых поверхностях(5)паза под углом (3 - 15") к плоскости, проходящей через поперечное сечение паза, выполняют выемки с боковыми коническимиповерхностями (6) под сферические опорыИзобретение относится к машиностро- сверлении момент сил резания относительению, в частности к обработке резанием и но.оси режущего органа, проводящий к егоможет быть использовано при изготовлении самовращению относительно оси,сквозных и глухих со сферическим дном от- Как показали экспериментальные иссверстий как в металлах, так и неметалличе ледования, наиболее благоприятными услоских материалах, когда обработка ведется виями для протекания процесса обработкиалмазно-абразивным инструментом. являются углы разворота оси рабочего оргаЦель изобретения - повышение произ- на: 60 - 80 к оси отверстия и угол 3-15" вводительности и качества обработки отвер- плоскости, проходящей через ось режущегостий в труднообрабатываемом материале. 10 элемента и вектор, перпендикулярный к нейПоставленная цель достигается тем, что и оси сверления, При значениях угла осиинструменту со свободно вращающимся ал- рабочего органа к оси отверстия более 80мазно-абразивным элементом сообщают снижает предельная осевая подача инструвращательное движение вокруг оси и посту- мента, уменьшается и роиэводительн остьпательное вдоль нее. Ось свободно враща обработки, прекращается самовращениеющегося элемента разворачивают режущего элемента, который тормозится иотносительно оси сверления последова- работает как обычное стержневое сверло.тельно в плоскости, проходящей через ось Условия работы алмазных зерен наиболееотверстия, на угол 60-80 и на угол 3 - 15 в осложняются у вершины сверла, где возниплоскости, проходящей через ось режущего 20 кает точка на режущей поверхности с нулеэлемента и вектор, перпендикулярный к ней вой скоростью резания, на режущем органеи оси отверстия. образуются кольцевые риски, приводящие кКроме этого, поставленная цель дости- ухудшению качества дна отверстия, Аналогается тем, что алмазно-абразивное сверло, гичное влияние оказывает уменьшение углавыполненное из хвостовика, корпуса и ре разворота на угол ф менее 3, который нежущего элемента, имеет в корпусе паз под обходим для преодоления трения на оси реуглом 10-30 к его оси, на внутренней по- жущего элемента,верхности паза под углом 3=3 - 15 в попе- Уменьшение угла аменее 60 приводитречном направлении к плоскости паза к возрастанию длин дуг контакта абразиввыполнены выемки с боковыми конически ных зерен абразивного элемента с заготовми поверхностями под сферические опоры кой работающих у вершины инструмента,режущегоэлемента,акорпусимеетвозмож- уменьшается время их "отдыха" за одинность перемещения в направлении перпен- оборот режущего органа, затрудняется удадикулярном его оси отверстия в плоскости, ление шлама иэ зоны резания. возникаютв которой располагается ось режущего эле вибрации, что вызывает необходимость снимента и ось сверления, жения осевой подачи инструмента непосредНовым в предлагаемом способе являет- ственно связанной с производительностьюся то, что ось режущего элемента развора- сверления отверстия,чивают относительно оси сверления При увеличении угла фболее 15 возрапоследовательно в плоскости, проходящей 40 стает окружная скорость самовращения речерез ось отверстия на угол 60-80 и на угол жущего элемента, которая приводит к3-15 в плоскости, проходящей через ось аналогичным явлениям, что и при уменьшережущего элемента и вектор, перпендику- нии угла а менее 60. Поэтому при увеличелярный к ней и оси отверстия, Расположе- нии угла ф более 15 снижается предельнаяние оси свободно установленного режущего 45 осевая подача инструмента, а, следовательоргана обеспечивает его самовращение но, и производительность обработки отверпри контакте с заготовкой при обработке стий,ре ния, приводящий к враотверстия и осуществляется сменяемость, Момент сил резания, прив яалмазных зерен, участвующих в удаление щению алмазно-абразивного элемента вокматериала припуска. При этом необходи руг собственно сственнои оси позволяет устранитьмым условием является вращение сверла "нулевую" точку н" точку на режущей поверхности,бытьвокруг собственной силы, а заготовка может обеспечивает сменяемот меняемость алмазных зереныть неподвижной или также вращается во время работы, удаление шлама из зонывокругоси отверстия. При развороте после- резания приводит кс= 60 - о кдовательно оси рабочего органа под углом 55 рабочего органа по ф . Кчего органа по периферии. Кроме того,а = -80 к оси отверстия и затем на угол в предложенном способе обработки станф= - 5 в плоскости, проходящей через ось дартными алмазными кругами возможна обрежущего элемента и вектор, перпендику- работка отверстий большего диаметра полярный к ней и оси сверления возникает при сравнению с известным способом,Новым в заявляемом решении по конструкции инструмента является наличие паза под углом 10-30 к оси корпуса (оси сверла) и на внутреннейповерхностях паза выемок с боковыми поверхностями, под углом 3= =3-15 в поперечном направлении к плоскости паза для сферических опор режущего элемента, что обеспечивает положение оси режущего элемента, необходимое для само- вращения его при работе. Паз под углом 10 - 30 к оси корпуса обеспечицает расположение оси режущего элемента под углом 80 - 60 к оси сверления согласно заявляемому способу сверления.Кроме того, новым в заявляемом решении является то, что опорами для режущего элемента являются две шаровые опоры, которые являясь комбинированным подшипником качения - скольжения, позволяют уменьшить момент сил трения, удалять шлам, попадающий на опоры, посредством СОЖ и компенсировать износ опоры за счет перемещения в направлении оси режущего элемента,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Новым в заявляемом решении является и наличие направляющих на корпусе и хвостовике, позволяющих осуществлять перемещение режущего элемента в направлении перпендикулярном оси отверстия в плоскости, в которой расположена ось режущего элемента и ось сверления, Это позволяет располагать режущий элемент так, чтобы его рабочая поверхность в осевой плоскости отверстия перекрывала ось сверления на 0,5 - З.мм. Ниже значение обусловлено прочностью кромки режущего элемента и требованием отсутствия образования при сверлении в центральной части керна, который ухудшает качество обработки, Верхняя граница связана с рациональным использованием алмазоносного слоя режущего элемента и. возможностью использования максимально возможного диаметра режущего элемента для обработки заданного отверстия, что способствует повышению производительности обработки, Увеличение смещения более 3 мм приводит к уменьшению диаметра режущего элемента и умен ьшению и роизводител ь ности. Кроме выше сказанного перемещение корпуса позволяет частично компенсировать износ по диаметру режущего элемента и использовать режущие элементы различной высоты.На фиг.1 - 3 изображено алмазно-абразивное сверло и направления движений, поясняющие способ обработки отверстий иконструкцию сверла. Приняты следующие обозначения; ) - - . ось обрабатываемого отверстия; 11-11 - ось рабочего органа инструмента; 0 - вершина инструмента, 1 - хвостовик; 2 - корпус сверла; 3 - режущий элемент; 4 - сферические опоры режущего элемента; 5 - боковые поверхности паза; 6 - выемки с боковыми коническими поверхностми; 7 - плоскость разъема; С - нижняя кромка режущего элемента; К - вектор, перпендикулярный к оси отверстия и оси режущего элемента после его поворота на угол а= 60-80,Реализация способа.Для обработки отверстия диаметр рабочего органа выбирают равным диаметру отверстия. Задают угол разворота оси 11-1 режущего элемента относительно оси обрабатываемого отверстия, соответственно в пределах а= 60-80, Затем ось режущего элемента разворачивают в плоскости, проходящей через ось режущего элемента и вектор К, перпендикулярный к осям вращения инструмента и отверстия на угол 3= =3 - 15 .Для реализации заданных значений уг. лов в корпусе выполняют паз под углом у:- =90 - а, а на боковых поверхностях паза 5 под углом 3 в поперечном направлении к плоскости паза выполняют выемки с боковыми коническими поверхностями б под сферические опоры 4 режущего элемента. Для удобства установки режущего элемента и сферических опор корпус может иметь плоскость разъема 7, например, параллельно пазу. После установки алмазо-абразивного элемента его нижнюю кромку С, расположенную ближе к вершине инструмента, располагают на расстоянии 0,5-3 мм от оси сверления (вершины инструмг нта точки О) за счет перемещения корпуса 2 по направляющим относительно хвостовика 1, Это позволяет расположить режущий элемент 3 так, чтобы его рабочая поверхность в осевой плоскости огверстия перекрывала ось сверления. При этом на дне отверстия не образуется при сверлении керна, ухудшающего качество сферического дна отверстия и обеспечивается высокая производительность обработки, Осуществляют оправку режущего элемента для придания ему формы сферической поверхности, Хвостовику 1 инструмента сообщают вращательное движение с угловой скоростью ш вокруг оси сверления и поступательное вдоль нее (Я). При контакте с обрабатываемым материалом режущий элемент 3 начинает самовращаться вокруг собственной оси Н 1, Самовращение рабочего элемента совместно с вращением инструмента вокругоси Н позволяет реализовать процесс шлифования при обработке отверстий и полностью устранить наличие нулевой скорости на рабочей поверхности инструмента, Эффективность способа и конструкция сверла для реализации этого способа подтверждается экспериментами, приведенными в таблице. В ней приведены показатели процесса сверления отверстий в труднообрабатываемом стеклокристаллическом материале СТЛ - 10. Частота вращения сверла 628 рад/с (6000 об/мин). При использовании сверла было использовано давление СОЖ 5 МПа.Производительность процесса сверления оценивалась предельной продольной подачей, выше которой нормальный процесс диспергирования материала припуска становился невозможным.При отсутствии процесса самовращения рабочего органа, рабочий орган тормозится и работает как обычное стержневое сверло. На режущей поверхности образуются кольцевые риски, приводящие к ухудшению качества дна отверстия. Этот процесс обозначен в таблице в примечании словами "процесс не идет".Приведенные в таблице данные испытаний показывают, что применение алмазного сверла, предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом позволяет повысить предельную осевую подачу сверла 1,4-1,7 раза в зависимости от диаметра сверления, геометрических параметров сверла, Качество поверхности глухих отверстий достигается при использовании нового способа сверления и сверла за счет отсутствия керна и следов его облома у вершины отверстия икольцевых рисок на дне отверстия,Формула изобретения5 1, Способ обработки отверстий алмазно-абразивным инструментом, при которомпоследнему с самовращающимся алмазноабразивным элементом сообщают вращательное движение вокруг своей оси и осевое10 перемещение, отличающийся тем,что,с целью повышения производительности икачества обработки отверстий в сплошномтруднообрабатываемом материале, инструмент разворачивают относительно оси от 15 верстия на угол 60 - 80 О, после чегоосуществляют поворот инструмента относительно оси отверстия в плоскости, проходящей через ось инструмента и вектор,перпендикулярный к последней и оси отвер 20 стия на угол 3-15 О.2, Алмазно-абразивное сверло для обработки отверстий, в корпусе которого размещены хвостовик и связанный с нимрежущий элемент с алмазно-абразивным25 покрытием, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения производительности, вкорпусе под углом 10 - 30 к его оси выполнен паз, при этом на внутренней поверхности последнего под углом 3 - 15 к плоскости,30 проходящей через поперечное сечение паза, выполнены выемки с боковыми коническими поверхностями, предназначенныедля размещения введенных в сверло сферических опор для режущего элемента, причем35 корпус установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярномего оси,1808498 Составитевь В. БурмистровРедактор Техред У. Моргентал Коррект инаг" роизводственн издввв сии аз 1239 1 ирВНИИПИ Госуцарствгнцси13035 аж Подписноекомитета по изобретениям и открытиям приКН Г:СГР Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ент", г ужгород увварина 101