МЕЛКОРАЗМЕРНАЯ АЛМАЗНАЯ РАЗВЕРТКА

Техническое решение относится к области металлообработки, преимущественно к процессу обработки точных отверстий малого диаметра D<15 мм, например, изделий топливной аппаратуры и приборостроения.
Для обработки точных отверстий известна алмазная развертка (И.Е.Фрагин, "Новое в хонинговании", М., Машиностроние, 1980, стр.37-38).
Алмазная развертка представляет собой тонкостенный деформируемый корпус, надетый на коническую оправку. На наружной цилиндрической части корпуса закреплены бруски, содержащие алмазоносный слой. Рабочая поверхность брусков на всей длине выполнена цилиндрической формы, а алмазоносный слой имеет постоянную зернистость.
Известная алмазная развертка имеет следующие недостатки:
1. Невозможность использовать ее для обработки отверстий менее 15 мм, из-за ограниченного количества алмазоносных брусков на корпусе.
2. Недостаточная жесткость инструмента из-за наличия подвижных частей.
3. Использование алмазоносного слоя только одной зернистости приводит к необходимости производить обработку отверстия (развертывание) несколькими инструментами, что снижает производительность труда.
Известна алмазная мелкоразмерная развертка, являющаяся наиболее близким аналогом предлагаемого решения (патент на изобретение №2193474 от 06.12.2000 г.)
Развертка содержит цилиндрический корпус, имеющий участки рабочей поверхности с алмазоносным слоем, нанесенным гальваническим способом, с расположенными между ними участками разделительной поверхности. Это позволяет обрабатывать отверстия диаметром D<15 мм. Для повышения производительности, качества обработки и работоспособности развертки на ее рабочей поверхности выполнена коническая часть с углом образующей равным 10-20 минутам. Алмазоносный слой на цилиндрической и конической поверхности корпуса имеет разную зернистость. Это способствует более точному направлению развертки по обрабатываемому отверстию, исправлению ею погрешности его геометрической формы и позволяет отказаться от многопроходного развертывания.
Однако, известная алмазная мелкозернистая развертка также имеет существенные недостатки. Алмазоносный слой, наносимый на корпус развертки гальваническим способом, имеет небольшую глубину, а значит, и недостаточно высокую прочность. При затуплении и вырывании единичных алмазных зерен из гальванической связки, развертка быстро теряет свой диаметральный размер. Это приводит к увеличению расхода инструмента и уменьшению производительности.
Выполнение конической формы рабочей поверхности только на участке с большей зернистостью алмазов не позволяет обеспечивать требуемую шероховатость поверхности
обрабатываемого отверстия с первой детали. Это требует приработки развертки и снижает эффективность ее использования.
При малых глубинах резания, в пределах 3-10 мкм, которые используются при обработке отверстий диаметром D<15 мм, угол конической части, равный 10-20 минутам, не обеспечивает необходимой стойкости инструмента.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение производительности, качества обработки и работоспособности инструмента при обработке отверстий диаметром D<15 мм.
Для решения поставленной задачи предлагается использовать мелкоразмерную алмазную развертку, содержащую стержневой корпус с хвостовой частью, с размещенными на нем алмазоносными участками разной зернистости, содержащими калибрующую часть цилиндрической формы и режущую часть конической формы, с разделительными по периметру поверхностями на них, предлагается алмазоносные участки выполнить в виде двух полых алмазоносных цилиндров, надетых на корпус и закрепленных на нем, при этом, наружная, режущая часть нижнего алмазоносного цилиндра выполнить конической формы по всей его высоте, а у верхнего алмазоносного цилиндра на 0,2-0,3 его высоты, с углом общей образующей равным 0,5-2 мин, при этом, высота верхнего алмазоносного цилиндра принята равной его диаметру, а нижнего - равной 2-3 диаметрам, с зернистостью в 2-3 раза большей, чем у верхнего цилиндра.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической информации не было обнаружено решения, содержащего совокупность предлагаемых признаков, что позволяет
сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна"
Промышленная применимость предлагаемого решения видна из описания.
На рис.1 показано устройство предлагаемой развертки;
На рис.2 - разрез А-А.
2
1
Мелкоразмерная алмазная развертка содержит стержневой корпус 1 с фланцевой хвостовой частью для закрепления ее в шпинделе станка (на рис не показано), с одной стороны, и резьбовой частью - с другой. На стержневой корпус 1 надеты два полых алмазоносных цилиндра, верхний - 2 и нижний 3 Верхний 2 алмазоносный цилиндр имеет высоту Н равную его наружному диаметру D. Высота H нижнего 3 алмазоносного цилиндра равна 2-3 диаметрам D. Зернистость верхнего 2 алмазоносного цилиндра выбирается в зависимости от требуемой шероховатости обрабатываемого отверстия, зернистость нижнего 3 цилиндра, выполняющего основную работу резания, принимается в 2-3 раза большей. Закрепление алмазоносных цилиндров 2 и 3 на стержневом корпусе 1 производится с помощью прецизионной шайбы 5 и гайки 6, навинчиваемой на резьбовую часть стержневого корпуса 1. Шайба 5 выполнена с точной посадкой внутренним диаметром на стержневой корпус 1 и с отсутствием биения по своим торцовым поверхностям. В результате этого, шайба 5, воспринимая на себя перекосы в резьбовом соединении, защищает от них алмазоносные цилиндры 2 и 3.
ц
Наружная поверхность алмазоносных цилиндров 2 и 3 является рабочей поверхностью. Она состоит из двух частей: калибрующей части цилиндрической формы длиной I, выполненной
k
1
1
2
2
на наружной поверхности верхнего 2 алмазоносного цилиндра, и режущей части конической формы длиной I. Она выполнена на наружной поверхности нижнего 3 алмазоносного цилиндра на длине I, равной его высоте H, а у верхнего 2 алмазоносного цилиндра - на длине l, равной 0,2-0,3 его высоты Н. Угол φ общей образующей конического участка принят равным 0,5-2 минутам.
Режущая часть конической формы при обработке (развертывании) отверстий производит основную работу резания по удалению припуска на обработку. Угол общей образующей, равный 0,5-2 мин., по сравнению с известной разверткой, имеющей этот угол равный 10-20 мин., позволяет в 10-20 раз увеличить число алмазных зерен, одновременно участвующих в работе. Это уменьшает нагрузку на алмазные зерна и благоприятно сказывается на работоспособности инструмента. Одновременно, такая величина угла конического участка позволяет значительно улучшить направление развертки по обрабатываемому отверстию и исправлению ею погрешности его геометрической формы.
ц
Калибрующая часть цилиндрической формы длиной I не несет основной нагрузки и производит только зачистку и калибровку поверхности отверстия, образованной режущей частью развертки.
Зернистость верхнего 2 алмазоносного цилиндра выбирают в зависимости от требуемой шероховатости обрабатываемого отверстия. Зернистость нижнего 3 алмазоносного цилиндра, выполняющего основную работу резания и определяющего производительность развертывания, выбирают, поэтому, в 2-3 раза большей, чем у верхнего 2 алмазоносного цилиндра.
Выполнение у верхнего 2 алмазоносного цилиндра конического участка на длине обеспечивает получение отверстий с требуемой
шероховатостью поверхности, в отличие от известной развертки, начиная с первого обработанного отверстия. Это увеличивает эффективность использования развертки.
На наружной поверхности, по всей длине обоих алмазоносных цилиндров, по их периметру выполнены разделительные поверхности в виде канавок, разбивающие всю рабочую поверхность на цилиндрической и конической частях развертки на узкие участки шириной В. Эти участки рабочей поверхности с алмазоносным слоем работают в наиболее благоприятных условиях, если их ширина В не превышает величины:
В=(0,1-0,2) Dπ,
где D - диаметр развертки
π - const=3,14.
Глубина участков разделительных поверхностей принята равной h=1 мм для всех размеров разверток. Участки разделительных поверхностей облегчают работу алмазных зерен и улучшают вымывание шлама, представляющего собой частицы срезанной стружки и продукты износа алмазоносного слоя, из зоны обработки, обеспечивая хорошую работоспособность инструмента.
Таким образом, предлагаемая мелкоразмерная алмазная развертка, в отличие от известной, обеспечивает:
повышение качества обработки отверстий изделий за счет лучшего обеспечения направления в работе;
повышение работоспособности за счет уменьшения нагрузки на алмазные зерна;
повышение эффективности использования развертки за счет получения требуемого качества с первого обрабатываемого отверстия, и, как результат, повышение производительности труда.