Способ вырезки сквозных цилиндрических отверстий

)5 В 23 В 51/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКОМУ СВИДЕТЕЛ У А 2 693/083,883.91. Бюл. М 10Кубрин и И.В.Ап951.7 (088.8)рское свидетел29, кл, В 23 В 5(21) 439 (22) 21.0 (46) 15.0 (72) А,В (53) 621 (56) Авт М 1171 ак ство ССС /04, 1982 И СКВОЗНЫХ ЦИРСТИЙтся к обработке меет быть использоваых цилиндрических ственно большого а, Целью иэобрете(54) СПОСОБ ВЫРЕЗК ЛИНДРИЧЕСКИХ ОТВЕ (57) Изобретение относи таллов резанием и мож но при вырезке сквозн отверстий преимуще (свыше 100 мм) диаметр ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при вырезке сквозных цилиндрических отверстий, преимущественно, большого (свыше 100 мм) диаметраЦелью изобретения является расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона обрабатываемых отверстий одним инструментом.На фиг.1 представлена схема реализации предложенного способа обработки при нахождении центра сферы, по которой перемещаются режущие элементы инструмента, в базовой плоскости детали; на фиг.2 - то же, при нахождении центра сферы, по которой перемещаются режущие элементы инструмента ниже базовой плоскости детали; на фиг.3 - схема вырезки отверстий различных диаметров инструментом одного размера; на фиг,4 - представлен график увеЫ 1634389 А 1 ния является расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона обрабатываемых отверстий одним инструментом, Для этого инструмент имеющий конусообразный полый корпус, устанавливают так, чтобы образующая конусной поверхности корпуса была расположена параллельно оси обрабатываемого отверстия, а режущие элементы располагают на расстоянии от оси обрабатываемого отверстия, равном его радиусу. После этого инструменту сообщают вращательное движение вокруг своей оси, оси обрабатываемого отверстия и поступательно перемещают на глубину, равную толщине детали. 7 ил,личения диапазона допустимых диаметров отверстий; на фиг.5 - рафик изменения диапазона допустимых углов наклона образующей конусной поверхности корпуса при заданном диаметре режущей части инструмента и при увеличении диаметров отверстий; на фиг.6 - график увеличения количества срезаемого металла инструментом одного размера при обработке отверстий различного диаметра; на фиг,7 - график изменения процента объема срезанного металла относительно полного объема вырезаемой шайбы при увеличении диаметра отверстия,Инструмент 1, имеющий конусообразный полый корпус 2 в процессе обработки вырезает в детали 3 сквозное цилиндрическое отверстие 4. При этом образуется шайба 5, боковая поверхность которой имеет сферическую поверхность 6.2+4 Яг 10 15 20 25 30 35 40 45 50 На осых значеы разитьэк Режущие элементы 7 инструмента 1 в процессе вырезки отверстия 4 перемещаются по сферической поверхности 8, которая определяет условия резания и размеры инструмента. Эта сфера может быть образована при вращении вокруг оси обрабатываемого отверстия какой-либо окружностью из семейства окружностей, определяющих наружный контур режущей части 7 инструмента. Максимальный диаметр окружности определяется отрезком аЬ - расстоянием между точками пересечения сферы 8 с поверхностями обрабатываемой детали. Инструмент 1 с наружным диаметром режущей части Омакс обеспечивает при погружении на глубину 3 вынос стружки и подачу СОЖ в зону резания, Увеличение диаметра более Омакс не обеспечит этого требования, так как все режущие зубья окажутся заглублен- ными в тело детали. В треугольнике аЬс О м,кс=ас - сЬг г г или О макс=б - сЬг г г Из подобия треугольников аЬс и спЬ -бЯ - сЬ = . Подставив значение сЬ,Омаксполучим зависимость максимального диаметра инструмента от диаметра и глубины отверстия. Омвкс = 0,5 б ( б + Р 1 Зф ) При этом угол наклона плоскости окружности Омакс к плоскости основания детали определяется соотношениемОмакс соза 1 = -б и равен углу наклона образующей инструмента к его оси.Диаметр инструмента с минимальным размером режущего торца определяется в зависимости от глубины погружения Я и диаметра хвостовика инструмента, которым он крепится к шпинделю станка Ох.Омин С одной стороны -- соз аг, а сб дРУгой Омнн= 2 Я 3 и аг + О Исключив из этих выражений аг, получим:г Ою О) нн( - Обг 432Решив уравнение, получим зависимость минимального диаметра инструмента от диаметра отверстия, диаметра хвостовика и глубины вреэанияп п.п +1 Бчп+45 5Омин б 2+4 2вании двух выражений предельий диаметра инструмента можно опустимый диапазон диаметров О 05 б (О +/7-4 Б ) При этом для каждого инструмента с установленным диаметром режущего торца угол наклона образующей корпуса к его оси определяется иэ выражения соза = - ,О бПри заданном значении диаметра отверстия б=120 мм (как это изображено на фиг.1) при 5 =30 мм и Ок - 33 мм, крайние значения диаметров инструмента будут соответственно равны 78,4 и 115,9 мм, а углы наклона образующих корпуса а 1 = 49,2 и 02 = 15,0, Из полученных диаметров наиболее целесообразно выбирать инструменты с диаметрами, соответствующими предпочтительному ояду размеров; 63, 80, 100, 125 и т,д., как это делается при назначении диаметров всех инструментов в форме тел вращения.При выборе инструмента с диаметром торцовой части, равной 100 мм, угол конус- ности образующей его корпуса будет равен соответственно поставленному условию аз = 33,7. Для осуществления и редлагаемого способа инструмент устанавливают так, чтобы обрэзук)щая конусной поверхности корпуса была расположена параллельно оси обрабатываемого отверстия, а режущие элементы располагают на расстоянии от оси отверстия, равном его радиусу. После этого инструменту сообщают вращательные движения вокруг своей оси, оси обрабатываемого отверстия поступательно перемещают на глубину, равную толщине детали. В этом случае стенка отверстия будет иметь цилиндрическую форму, а боковая поверхность вырезаемой шайбы - сферическую с завалом верхней части к центру.При расположении центра сферы резания в плоскости основания детали выполняется задача упрощения операций резания: врезание инструмента на расстоянии половины диаметра отверстия от его центра и на глубину, равную толщине детали. Но связь угла наклона образующей корпуса с элементами вырезки остается жесткой, и поэтому не может быть выполнена задача применения инструмента одного унифицированного размера для обработки отверстий различных диаметров. Для того, чтобы обеспечить второе условие, нужно, чтобы центр сферы движения режущего торца инструмента находился ниже плоскости основания детали в момент окончательного врезания инструмента в деталь по направлению образующей. В этом случае в процессе погружениярежущего торца и в последний момент сфера резания не будет сопрягаться со стенкойотверстия по касательной, но и не будетпересекать ее. Будет только происходитьувеличение завала боковой стенки вырезаемой шайбы по сравнению с величиной завала, который образуется при конечномрасположении центра сферы в плоскостиоснования детали.Положение центра сферы резания определяется углом наклона образующей корпуса инструмента к его оси, т.е. для случаяопускания центра сферы ниже плоскостиоснования детали нужно определить в какую сторону - в сторону увеличения или в 15сторону уменьшения нужно корректироватьугол наклона образующей корпуса инструмента, определенный из укаэанного вышеотношения диаметра режущего торца к диаметру отверстия, 20На фиг.2 изображен инструмент, у которого рассчитанный угол откорректирован вменьшую сторону до величины, кратной 10,с 33,7 до 300, При построении получается,что центр новой сферы резания Онаходится ниже плоскости основания детали,Заданное положение центра сферы резания определяется неравенством ЬО. Иээтого неравенства может быть получена зависимость угла наклона образующей корпуса инСтрумента от элементов вырезки, еслий выразить через значения этих элементов.С одной стороны радиус сферы с центромвточке 01 определяется как й = - + Н,а с2 О 24другой как В = - +Ь,им - + Н 2 =г б 2 О44или зпаТаким обр значений угла телого корпус отверстий опр-зпаОДля назначета 100 мм устаноот 17,5 до 33,7.Максимально допустимый унифицированный (в данном случае кратный 10) угол наклона образующей корпуса инструмента уже установлен, он равен 30 (угол аа на фиг.2):При использовании такого инструментав резании участвует наименьшее количество зубьев, т.е, он является наименее производительным. Однако в этом случае имеет место наименьшее смещение вниз центра сферы резания Ь и наименьший радиус сфе ры вращения внутренних кромок зубьев режущего торца - йьн 1 - обеспечивают наименьший завал боковой поверхности вырезаемой шайбы 5. Таким образом, в стружку перерабатывается наименьшее ко личество материала.Инструмент с минимально допустимымуглом наклона образующей корпуса к оси имеет наибольшую производительность, поскольку у него в работе участвует максимальное количество зубьев. Но этот инструмент вырезает шайбу с наибольшим завалом стенки, т.е, перерабатывает в стружку наибольшее количество материала при вырезке отверстия того же диаметра,= - +йб 4 нике 001 в ествует ещеи Н:Ь дна эависимость между- сов илиЬ соз а -- зи а.О2 получим, что ия от основаия равен а б сова - О 2 зп а да бсоз а - ОО, Поскольку Ьиг.2 видно, что в треуголь Иэ этих двух выражении отстояние центра сферы реза ния детали определяется как б сова - О 2 зи а Радиус новой сферы резаЭто выражение определяет максимально допустимый предел угла наклона образующей корпуса инструмента и по свеему максимальному значению соответствует ранее определенному значению для угла наклона при расположении центра сферы на плоскости основания детали.Но в предлагаемом способе, как и в прототипе должно выполняться требование свободного выноса стружки и обеспечения подачи СОЖ в зону резания при предельном погружении зубьев инструмента в обрабатываемую деталь. Это условие определяется выражением зпа - (фиг.2), ТакОдолжно определяться минимально допустимое значение угла а.Для увязки двух предельных значений угла наклона образующей косинус угла первого значения преобразуем в синус и получим: базом, допустимый диапазон наклона образующей пусто- в данном способе вырезки деляется как(б ) нного диаметра инструменвленный п редел составляетУнифицированный минимальный угол наклона образующей корпуса аЬ - 20 Инструмент с таким углом конусности 9 произворит резание по сфере с центром в точке О, расположенной ниже, чем центр сферы резания с углом наклона образующей, равным 30. Соответственно у такого инструмента больше радиус сферы движения внутренних кромок зубьев Вьнг и завал поверхности стенки вырезаемой шайбы.Предложенный способ обеспечивает высокопроизводительную обработку отверстий различных диаметров многозубым инструментом одного размера. При централизованном изготовлении номенклатура конусных инструментов, используемых для вырезки отверстий предложенным способом, может быть ограничена малым количеством типоразмеров - 15-20.ф ормул а изобретения Способ вырезки сквозных цилиндрических отверстий инструментом, выполненным в виде конусообразного полого корпуса с режущими элементами на торцовой поверхности, при котором образующую конусной поверхности корпуса располагают параллельно оси обрабатываемого отверстия и сообщают инструменту вращательное движение вокруг своей оси, оси обрабатывае мого отверстия и поступательноеперемещение параллельно оси отверстия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможно- стеР, режущие элементы инструмента рас полагают на расстоянии от осиобрабатываемого отверстия, равном его радиусу, а инструмент поступательно перемещают на глубину, равную толщине детали, при этом угол наклона образующей конус ной поверхности корпуса инструмента к егооси выбирают из соотношенияЯ0 д- зпа 1 - ( - )2где а- угол наклона образующей конусной 20 поверхности корпуса инструмента к его оси;Я - толщина детали;О - диаметр торцовой поверхности инструмента;б - диаметр обрабатываемого отвер стия.1634389 Я М ф Составитель Ю. Юдин Редактор К. Крупкина Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид3 717 Тираж 546 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНГ113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101