РАЗВЕРТКА
REAMER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к развертке, в частности к развертке, которая включает в себя единственную режущую кромку.
Уровень техники
Поскольку развертка, которая имеет единственную режущую кромку, обычно подвергается воздействию нагрузки в конкретном направлении во время операции развертывания, она содержит направляющую для восприятия такой нагрузки в конкретном направлении. На том основании, что периферийная поверхность направляющей контактирует с внутренней поверхностью обрабатываемого отверстия во время обработки, развертка считается опертой относительно обрабатываемой поверхности. Поскольку благодаря скольжению направляющей по отверстию происходит выглаживание, можно улучшить круглость внутренней поверхности обрабатываемого отверстия. Однако в случае развертки этого типа ее периферийная поверхность обычно имеет большую площадь контакта с внутренней поверхностью обрабатываемого отверстия, и фрикционное сопротивление (крутящий момент выглаживания) между ними растет. Это может снижать точность механической обработки внутренней поверхности обрабатываемого отверстия.
В патентном документе 1 описан инструмент, имеющий единственную режущую кромку, выполненную с возможностью повышения точности готового отверстия. Инструмент, описанный в патентном документе 1, включает в себя режущую часть, режущую кромку, единственную, по существу, аркообразную направляющую, которая расположена сзади режущей кромки в направлении вращения, и канавку для удаления стружки. Кроме того, в единственной направляющей режущими частями аркообразной поверхности направляющей образовано множество канавок, которые проходят в продольном направлении.
Перечень цитируемых документов
Патентный документ
ПД 1: Выложенный патент Японии №2004-66391.
Краткое изложение существа изобретения
В соответствии с патентным документом 1, единственная направляющая позиционирована непосредственно сзади режущей кромки в продольном направлении инструмента и выполнена так, что проходит в пределах непрерывного диапазона. Когда такой инструмент применяют для осуществления развертывания отверстия в заготовке, особенно - в заготовке, обладающей большой упругостью, направляющая может толкать отверстие в радиальном направлении и наружу. В случае если направляющая увеличила отверстие, существует вероятность, что полученный внутренний диаметр обработанного отверстия может оказаться меньше, чем желательный размер. Такое увеличение отверстия посредством направляющей прерывало бы операцию развертывания, осуществляемую с использованием инструмента, и снижало бы точность механической обработки внутренней поверхности обрабатываемого отверстия.
Для решения вышеописанной проблемы одна задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать развертку, с помощью которой можно повысить точность механической обработки обрабатываемого отверстия.
В данном изобретении предложена развертка, которая имеет центральную ось и включает в себя единственную режущую кромку, предусмотренную для режущей части, которая расположена на стороне переднего конца, содержащая; по меньшей мере три направляющие, расположенные на расстоянии друг от друга вокруг режущей части; при этом каждая из упомянутых по меньшей мере трех направляющих проходит, по существу, параллельно центральной оси; из упомянутых по меньшей мере трех направляющих первая направляющая выполнена выступающей в сторону, почти противоположную той, где выполнена единственная режущая кромка, вторая направляющая из упомянутых по меньшей мере трех направляющих расположена в одной области из двух областей вдоль периферийной поверхности режущей части, которые находятся между первой направляющей и единственной режущей кромкой и которые направлены в стороны, противоположные друг другу, а третья направляющая из упомянутых по меньшей мере трех направляющих расположена в другой области, отличающейся от упомянутой одной области из упомянутых двух областей, которые направлены в стороны, противоположные друг другу.
Предпочтительно, при условии определения направления, в котором происходит относительное вращение развертки вокруг центральной оси относительно заготовки, как направления вращения, и принятия режущей кромки в качестве базиса отсчета, вторая направляющая расположена спереди в направлении вращения, а третья направляющая расположена сзади в направлении вращения; и при рассмотрении режущей части со стороны переднего конца вдоль центральной оси периферийная поверхность первой направляющей большей, чем периферийная поверхность второй направляющей, а также большей, чем периферийная поверхность третьей направляющей.
Предпочтительно, при условии определения плоскости, проходящей через центральную ось и через вершину режущей кромки, как первой плоскости, эта первая плоскость пересекать первую направляющую.
Предпочтительно, при условии определения полуплоскости, проходящей от центральной оси через вершину режущей кромки, как базисной полуплоскости, и принятия этой базисной полуплоскости в качестве начала отсчета, полуплоскость, проходящая от центральной оси через среднюю в окружном направлении точку периферийной поверхности первой направляющей, образует относительно базисной полуплоскости угол, составляющий от 180° или более до 230° или менее, вперед в направлении вращения.
Периферийная поверхность первой направляющей может проходить вдоль цилиндрической поверхности, которая определена как проходящая через вершину режущей кромки вокруг центральной оси, а окружная длина периферийной поверхности первой направляющей может быть задана в пределах диапазона от 8% до 15% окружной длины цилиндрической поверхности.
Предпочтительно, при условии определения плоскости, проходящей через центральную ось и через вершину режущей кромки, как первой плоскости, а плоскости, проходящей через центральную ось перпендикулярно первой плоскости, как второй плоскости, эта вторая плоскость не пересекает вторую направляющую.
Предпочтительно, при условии определения полуплоскости, проходящей от центральной оси через вершину режущей кромки, как базисной полуплоскости, и принятия этой базисной полуплоскости в качестве начала отсчета, полуплоскость, проходящая от центральной оси через среднюю в окружном направлении точку периферийной поверхности второй направляющей, образует относительно базисной полуплоскости угол, составляющий от 70° или более до 130° или менее, вперед в направлении вращения.
Периферийная поверхность второй направляющей может проходить вдоль цилиндрической поверхности, которая определяется как проходящая через вершину режущей кромки вокруг центральной оси, а окружная длина периферийной поверхности второй направляющей может быть задана в пределах диапазона от 0,8% до 6% окружной длины цилиндрической поверхности.
Предпочтительно, при условии определения плоскости, проходящей через центральную ось и через вершину режущей кромки, как первой плоскости, а плоскости, проходящей через центральную ось перпендикулярно первой плоскости, как второй плоскости, эта вторая плоскость не пересекает третью направляющую.
Предпочтительно, при условии определения полуплоскости, проходящей от центральной оси через вершину режущей кромки, как базисной полуплоскости, и принятия этой базисной полуплоскости в качестве начала отсчета, полуплоскость, проходящая от центральной оси через среднюю в окружном направлении точку периферийной поверхности третьей направляющей, образует относительно базисной полуплоскости угол, составляющий от 225° или более до 330° или менее, вперед в направлении вращения.
Периферийная поверхность третьей направляющей может проходить вдоль цилиндрической поверхности, которая определяется как проходящая через вершину режущей кромки вокруг центральной оси, а окружная длина периферийной поверхности третьей направляющей может быть задана в пределах диапазона от 0,8% до 6% окружной длины цилиндрической поверхности.
Вдоль режущей кромки может быть выполнена канавка, проходящая, по существу, параллельно вдоль центральной оси.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен вид спереди развертки в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг.2 представлен вид сбоку развертки в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг.3 представлено проведенное вдоль линии III-III на фиг.2 поперечное сечение только режущей части развертки согласно фиг.2;
на фиг.4 представлен вид спереди развертки в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг.5 представлен вид сбоку развертки в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг.6 представлено проведенное вдоль линии VI-VI на фиг.5 поперечное сечение только режущей части развертки согласно фиг.5;
на фиг.7 представлено перспективное изображение развертки в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг.8 представлено еще одно перспективное изображение развертки в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения;
на фиг.9 представлено поперечное сечение режущей части развертки в соответствии с третьим вариантом осуществления данного изобретения, которое соответствует либо фиг.3, либо фиг.6;
на фиг.10 представлено поперечное сечение режущей части развертки в соответствии с четвертым вариантом осуществления данного изобретения, которое соответствует либо фиг.3, либо фиг.6;
на фиг.11 представлено поперечное сечение режущей части развертки в соответствии с пятым вариантом осуществления данного изобретения, которое соответствует либо фиг.3, либо фиг.6;
на фиг.12 представлен вид спереди обычной развертки, предназначенный для сравнения;
на фиг.13 представлен вид сбоку развертки согласно фиг.12;
на фиг.14 представлено проведенное вдоль линии XIV-XIV на фиг.13 поперечное сечение только режущей части развертки согласно фиг.13.
Подробное описание изобретения
Ниже развертка в соответствии с данным изобретением будет описана на основе вариантов осуществления. Сначала будет описана развертка в соответствии с первым вариантом осуществления.
Развертка 10 в соответствии с первым вариантом осуществления показана на фиг.1-3. Развертке 10 придана форма, подобная стержню, и она имеет центральную ось А. Центральная ось А простирается так, что проходит через развертку 10 от стороны переднего конца развертки 10 до стороны ее базирующего конца. В частности, в этом случае внешняя поверхность развертки 10 имеет любо почти цилиндрическую, либо почти стержневую форму. Во время работы центральную ось А развертки 10 можно использовать как ось вращения для развертки 10.
Развертка 10 включает в себя режущую часть 14, предусмотренную в передней концевой части, хвостовую часть 16 в задней концевой части и шеечную часть 18, предусмотренную между режущей частью 14 и хвостовой частью 16. Режущая часть 14, шеечная часть 18 и хвостовая часть 16 расположены вдоль развертки 10 в этом порядке от стороны переднего конца. Шеечная часть 18 является несколько более узкой, чем режущая часть 14 и хвостовая часть 16.
Развертка 10 имеет единственную режущую кромку 20 в режущей части 14. Развертку этого типа называют однолезвийной разверткой. Кроме того, в режущей части выполнена выемочная часть или канавка 22. Канавка 22 выполнена вдоль режущей кромки 20. В частности, канавка 22 выполнена вдоль режущей кромки 20 таким образом, что направление, в котором во время операции резания развертке 10 приходится совершать относительное вращение вокруг центральной оси А относительно заготовки, определяется как направление К вращения, а канавка 22 образует пространство перед режущей кромкой 20 в направлении К вращения. Кроме того, канавка 22 выполнена так, что проходит от стороны переднего конца к стороне базирующего конца режущей части 14, по существу, параллельно центральной оси А развертки 10. Канавке 22 придана форма, облегчающая сход стружки, образующейся во время обработки резанием, предусматривающей использование развертки 10. Следовательно, канавка 22 может служить в качестве канавки для удаления стружки. В этом случае угол, образованный между поверхностью 22а первой стенки и поверхностью 22b второй стенки, которые ограничивают канавку, является тупым углом.
Режущая кромка 20 развертки 10 состоит из скошенной режущей кромки 20а, которая является главной режущей кромкой, периферийной режущей кромки 20b, которая является вспомогательной режущей кромкой, и угла 20с. Скошенная режущая кромка 20а соединена с периферийной режущей кромкой 20b посредством угла 20с. То есть скошенная режущая кромка 20а, периферийная режущая кромка 20b и кромка угла 20с соединены друг с другом, образуя единственную режущую кромку 20.
Режущую кромку 20, имеющую скошенную режущую кромку 20а, периферийную режущую кромку 20b и вершину 20с, можно применять для расточки внутренней стенки подготавливаемого отверстия, которое проделано и сформировано ранее. В частности, конфигурация развертки 10 такова, что та подходит для процесса чистовой обработки. Периферийная поверхность 24а, проходящая от периферийной режущей кромки 20b, находится на участке 24 стенки, имеющем поверхность 22а первой стенки, а поскольку периферийная поверхность 24а не снабжена ненулевым задним углом, она служит в качестве цилиндрической границы, которая контактирует с внутренней поверхностью обрабатываемого отверстия. Когда периферийная поверхность 24а, проходящая от периферийной режущей кромки 20b, снабжена ненулевым задним углом, она может функционировать как периферийная задняя поверхность, которая не контактирует с внутренней поверхностью обрабатываемого отверстия.
Кроме того, режущая часть 14 содержит три направляющие 28, 30 и 32. Эти три направляющие 28, 30 и 32 расположены на некотором настоянии друг от друга в области режущей части 14, за исключением участка 24 стенки и канавки 22. Три направляющие 28, 30 и 32 являются участками, которые контактируют с заготовкой в радиальном направлении, а та часть режущей части 14, где нет направляющих и режущей кромки, выполнена имеющей зазор, идущий внутрь в радиальном направлении.
Каждая из трех направляющих 28, 30 и 32 проходит непрерывно между частью переднего конца и частью базирующего конца режущей части 14, вследствие чего проходит в направлении, по существу, параллельном центральной оси А.
Каждая направляющая включает в себя периферийную поверхность, которая проходит в окружном направлении, и радиальные поверхности, которые проходят в направлении от периферийной поверхности внутрь режущей части 14. Периферийная поверхность и радиальные поверхности каждой из направляющих заключены в периферийной поверхности 14а режущей части 14. Радиальные поверхности каждой из направляющих постираются под острым углом к поверхности 14b периферийной поверхности 14а.
Форма каждой из направляющих 28, 30 и 32 спроектирована так, что периферийная поверхность каждой из этих направляющих 28, 30 и 32 проходит по воображаемой цилиндрической поверхности В, которая определяется как проходящая через вершину 20с вокруг центральной оси А (см. фиг.1 и 3). Следовательно, периферийные поверхности трех направляющих - направляющих 28, 30 и 32 с первой по третью - имеют криволинейные формы (формы дуг), которые почти выровнены с цилиндрической поверхностью В. Следует отметить, что центральная ось цилиндра, который имеет цилиндрическую поверхность В на своей поверхности, совпадает с центральной осью А. В этом случае каждая из трех направляющих спроектирована так, что ширина направляющей по существу неизменна от стороны переднего конца до стороны базирующего конца в направлении центральной оси А.
Из этих трех направляющих первая направляющая 28 выполнена выступающей в сторону, почти противоположную режущей кромке 20. Вторая направляющая 30 расположена в одной области (первой области) 14с из двух областей периферийной поверхности 14а режущей части 14, которые находятся между первой направляющей 28 и единственной режущей кромкой 20 и которые направлены в стороны, противоположные друг другу. А третья направляющая 32 расположена в другой области (второй области) 14d - отличающейся от области 14с - из упомянутых двух областей, которые направлены в стороны, противоположные друг другу. Поскольку первая область 14с и вторая область 14d обращены в направлениях, противоположных вдруг другу, вторая направляющая 30 и третья направляющая 32 распложены, по существу, на сторонах, противоположных друг другу. Кроме того, когда позиционная взаимосвязь между второй направляющей 30 и третьей направляющей 32 требует пояснения применительно к направлению, в котором развертка 10 вращается относительно заготовки во время операции резания, т.е. применительно к направлению К вращения, можно отметить, что если принять режущую кромку 20 в качестве начала отсчета, то вторая направляющая 30 расположена спереди в направлении К вращения при использовании режущей кромки 20 в качестве начала отсчета, а третья направляющая расположена сзади в направлении К вращения.
В этом случае, когда развертку 20 рассматривают от части переднего конца в направлении центральной оси А, как показано на фиг.1, можно заметить, что первая направляющая 28 снабжена областью, которая включает в себя положение, симметричное углу 20 с относительно центральной оси А. Следовательно, когда плоскость, которая проходит так, что включает в себя центральную ось А и проходит через вершину 20с, определяется как первая плоскость S1, эта первая плоскость S3. пересекает первую направляющую 28 (см. фиг.1 и 3). Для развертки 10 согласно первому варианту осуществления первая направляющая 28 включает в себя выемочный участок 28а, проходящий к центральной оси А, так что образуются два участка направляющей на некотором растоянии друг от друга в окружном направлении (тангенциальном направлении) развертки 10. То есть первая направляющая 28 в этом случае представляет собой участок, который включает в себя два участка направляющей и выемочный участок 28а.
Положение первой направляющей 28 в окружном направлении может быть задано применительно к местонахождению средней в окружном направлении точки периферийной поверхности 28b первой направляющей 28. Более конкретно, положение первой направляющей 28 в окружном направлении может быть задано применительно к местонахождению средней в окружном направлении точки периферийной поверхности 28b первой направляющей 28 в плоскости (именуемой далее перпендикулярной плоскостью), которая определяется как перпендикулярная центральной оси А для режущей части 14. Следует отметить, что на фиг.3 представлено поперечное сечение, проведенное вдоль одной из перпендикулярных плоскостей, режущей части 14 развертки 10.
Когда полуплоскость, диапазон которой определяется центральной осью А и которая проходит через вершину 20 с режущей кромки, определяется как базисная полуплоскость fs, определяемая в перпендикулярной плоскости средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности 28b первой направляющей 28 находится спереди в направлении К вращения, если принять режущую кромку 20с в качестве начала отсчета. Кроме того, первая направляющая 28 спроектирована так, что определяемая в перпендикулярной плоскости средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности 28b первой направляющей 28 находится между полуплоскостью, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая образует угол 180° относительно базисной полуплоскости fs, и полуплоскостью, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая образует угол 230° относительно базисной полуплоскости fs. Иными словами, в соответствии с конструкцией первой направляющей 28, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета или базиса отсчета, то полуплоскость, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая определяется как проходящая через среднюю в окружном направлении точку периферийной поверхности первой направляющей 28, образует относительно базисной полуплоскости угол, составляющий от 180° или более до 230° или менее, вперед в направлении К вращения.
В соответствии с разверткой 10 согласно первому варианту осуществления, поскольку в состав первой направляющей 28 входят два участка 29а и 29b направляющей, определяемая в перпендикулярной плоскости средняя в окружном направлении точка 29а' для периферийная поверхности одного участка 29а направляющей, которая находится сзади в направлении К вращения, располагается в полуплоскости f1, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, образует угол Pal 180° относительно базисной полуплоскости fs вперед в направлении К вращения. Иными словами, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, то полуплоскость f1, которая проходит через среднюю точку 29а' периферийной поверхности одного участка 29а направляющей, образует угол 180° вперед в направлении К вращения. А определяемая в перпендикулярной плоскости средняя точка 29b' периферийной поверхности другого участка 29b направляющей, которая находится спереди в направлении К вращения, располагается в полуплоскости f2, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, образует угол Ра2 220° относительно базисной полуплоскости fs вперед в направлении К вращения. Иными словами, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, то полуплоскость f2, которая проходит через среднюю точку 29b' периферийной поверхности другого участка 29b направляющей, образует угол 220° вперед в направлении К вращения.
Кроме того, когда складывают определяемую в перпендикулярной плоскости окружную длину Аа1 периферийной поверхности участка 29а направляющей и определяемую в перпендикулярной плоскости окружную длину Аа2 периферийной поверхности участка 29b направляющей друг с другом, получаемая сумма больше, чем окружная длина периферийной поверхности второй направляющей 30, которая будет описана ниже, а также больше, чем окружная длина периферийной поверхности третьей направляющей 32. Это показывает, что периферийная поверхность первой направляющей 28 шире, чем периферийная поверхность второй направляющей 30, а также шире, чем периферийная поверхность третьей направляющей 32.
Определяемая в перпендикулярной плоскости окружная длина периферийной поверхности первой направляющей 28 определяется как сумма окружной длины Аа1 участка 29а направляющей и окружной длины Аа2 участка 29b направляющей и предпочтительно задается как находящаяся в пределах диапазона от 8% до 15% окружной длины цилиндрической поверхности В. А для развертки 10 согласно первому варианту осуществления, окружная длина также задается в пределах этого диапазона.
Теперь будет описана вторая направляющая 30. Местонахождение второй направляющей 30 в окружном направлении также можно указать, воспользовавшись положением средней в окружном направлении точки периферийной поверхности 30b второй направляющей 30. Если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, то средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности 30b второй направляющей 30 находится спереди в направлении К вращения. Кроме того, вторая направляющая 30 расположена так, что средняя точка второй направляющей 30 также находится между канавкой 22 и первой направляющей 28. В частности, вторая направляющая 30 спроектирована так, что полуплоскость, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая определяется как проходящая через среднюю в окружном направлении точку периферийной поверхности второй направляющая 30, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, образует относительно этой базисной полуплоскости fs угол, составляющий от 70° или более до 130° или менее, вперед в направлении К вращения. Для развертки 10 согласно первому варианту осуществления, определяемая в перпендикулярной плоскости средняя точка 30' периферийной поверхности второй направляющей 30 находится в полуплоскости f3, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, образует угол 80° относительно базисной полуплоскости fs вперед в направлении К вращения. То есть полуплоскость f3, которая проходит через среднюю точку 30' периферийной поверхности второй направляющей 30, образует угол Pb 80° относительно базисной полуплоскости fs.
Желательно, чтобы определяемая в перпендикулярной плоскости окружная длина Ab периферийной поверхности второй направляющей 30 была задана как находящаяся в пределах диапазона от 0,8% до 6% окружной длины цилиндрической поверхности В, и в этом варианте осуществления окружную длину Ab действительно задают находящейся в пределах этого диапазона. Когда плоскость, которая включает в себя центральную ось А и проходит перпендикулярно первой плоскости S1, определяется как вторая плоскость S2, вторая направляющая 30 развертки 10 не пересекает вторую плоскость S2.
Теперь будет описана третья направляющая 32. Положение третьей направляющей 32 в окружном направлении также можно указать применительно к положению средней в окружном направлении точки периферийной поверхности 32b третьей направляющей 32. Если принять базисную полуплоскость в качестве начала отсчета, то определяемая в перпендикулярной плоскости средняя в окружном направлении точка 32' периферийной поверхности 32b третьей направляющей 32 находится спереди в направлении К вращения. Кроме того, третья направляющая 32 спроектирована так, что полуплоскость, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая определяется прохождением через среднюю в окружном направлении точку периферийной поверхности третьей направляющей 32, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, образует относительно базисной плоскости угол, составляющий от 225° или более до 330° или менее, вперед в направлении К вращения. Для развертки 10 согласно первому варианту осуществления определяемая в перпендикулярной плоскости средняя точка 32' периферийной поверхности третьей направляющей 32 находится в полуплоскости f4, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая, если принять базисную полуплоскость fs в качестве начала отсчета, образует угол 285° относительно базисной полуплоскости fs вперед в направлении К вращения. Иными словами, полуплоскость f4, которая проходит через среднюю точку 32' периферийной поверхности третьей направляющей 32, образует угол Рс 285° относительно базисной полуплоскости.
Также желательно, чтобы определяемая в перпендикулярной плоскости окружная длина Ас периферийной поверхности третьей направляющая 32 была задана находящейся в пределах диапазона от 0,8% до 6% окружной длины цилиндрической поверхности В, и в этом варианте осуществления окружную длину Ас действительно задают находящейся в пределах этого диапазона. Следует отметить, что третья направляющая 32 развертки 10 не пересекает вторую плоскость S2.
В течение процесса развертывания вышеописанная развертка 10 под воздействием привода, в основном, вращается вокруг центральной оси А и совершает возвратно-поступательное движение в заготовке. В частности, развертка 10 под воздействием привода совершает движение вдоль центральной оси А в черновом отверстии, которое ранее просверлено в заготовке, и осуществляет отделочную обработку чернового отверстия, чтобы получить заранее определенный внутренний диаметр.
Теперь будет описана работа развертки 10 согласно первому варианту осуществления имеющей вышеописанную конструкцию.
Во время операции резания развертка 10, имеющая вышеописанную конструкцию, должным образом оперта в отверстии, а подробное описание этого специально будет приведено ниже. В результате, развертка 10 может повысить точность механической обработки отверстия.
Для развертки 10 первая направляющая 28 выполнена так, что выступает в сторону, почти противоположную режущей кромке 20. В частности, первая направляющая 28 пересекает первую плоскость S1, которая включает в себя центральную ось А и которая простирается так, что проходит через вершину 20с. Следовательно, первая направляющая 28 может служить развертке опорой (направлять ее), позволяя ей выдерживать сопротивление резанию, испытываемое режущей кромкой во время операции резания, а в частности - выдерживать осевую силу, которая прикладывается по нормали к направлению, в котором движется режущая кромка 20. Поскольку первая направляющая 28 работает как опора развертки 10, позволяя ей выдерживать осевую силу, представляющую собой значительную долю сопротивления резанию, создаваемому во время резания, развертка 10 может эффективно улучшать прямолинейность и круглость обрабатываемого отверстия. Кроме того, поскольку окружная длина периферийной поверхности первой направляющей 28 задается в пределах диапазона от 8% до 15% окружной длины цилиндрической поверхности, которая определяется как проходящая через вершину 20с вокруг центральной оси А, площадь, где первая направляющая 28 контактирует с внутренней поверхностью обрабатываемого отверстия, оказывается удовлетворительной. В результате, можно предотвратить слишком большое увеличение сопротивления скольжению (крутящего момента выглаживания) первой направляющей 28, и можно подавить выталкивание из отверстия наружу посредством первой направляющей 28. Это показывает, что можно предотвратить уменьшение внутреннего диаметра обрабатываемого отверстия, т.е. не дать внутреннему диаметру обрабатываемого отверстия стать меньше, чем надо. Следовательно, при осуществлении обработки с использованием развертки 10 можно получить отверстие, точно обработанное начисто.
Поскольку вторая направляющая 30 и третья направляющая 32 выполнены вышеописанным образом, эти направляющие могут служить опорой развертке 10, позволяя ей выдерживать равнодействующую силу основных сил резания, прикладываемых в тангенциальном направлении режущей кромки 20, и центробежную силу, прикладываемую к развертке 10. В результате, можно более существенно улучшить прямолинейность и круглость обрабатываемого отверстия. Кроме того, каждая из окружных длин Ab и Ас периферийных поверхностей второй и третьей направляющих 30 и 32 задана находящейся в диапазоне от 0,8% до 6% окружной длины цилиндрической поверхности В, и они меньше, чем окружная длина Аа первой направляющей 28. Следовательно, увеличение сопротивления скольжению, являющееся результатом формирования этих второй и третьей направляющих 30 и 32, подавляется весьма незначительно. Поэтому уменьшение внутреннего диаметра обрабатываемого отверстия можно подавить надлежащим образом. В результате, можно улучшить круглость отверстия.
Вообще говоря, в случае, когда процесс развертывания осуществляют для отделочной обработки заготовки, в которой проявляется тенденция к возникновению упругой деформации, такой как заготовка, которая имеет часть, обладающую неодинаковой толщиной, или тонкостенную часть, или заготовка, изготовленная из сплава алюминия, возникает упругая деформация, так что внутренняя поверхность чернового отверстия может отталкиваться и расширяться наружу в радиальном направлении, а периферийные поверхности направляющих и внутренняя поверхность плотно контактируют друг с другом. Вместе с тем, поскольку развертка 10 согласно этому варианту осуществления включает в себя первую направляющую 28, окружная длина которой задана находящейся в пределах вышеописанного заранее определенного диапазона, а также вторую и третью направляющие 30 и 32, окружные длины которых заданы меньшими, чем окружная длина первой направляющей, можно подавить слишком большое увеличение сопротивления скольжению направляющих 28, 30 и 32. Следовательно, как описано выше, при обработке с использованием развертки 10 можно подавить уменьшение внутреннего диаметра обрабатываемого отверстия.
Кроме того, поскольку первая, вторая и третья направляющие 28, 30 и 32 находятся в заранее определенной области, как описано выше, развертка 10 может иметь надлежащую опору, которая позволяет ей выдерживать сопротивление резанию, центробежную силу и равнодействующую силу этих двух составляющих во время операции резания. Поэтому развертка 10 может эффективно улучшить прямолинейность и круглость обрабатываемого отверстия.
С другой стороны, в процессе резания заготовки, в случае которой легко возникает упругая деформация, периферийные поверхности направляющих плотно контактируют с внутренней поверхностью отверстия, и возможен случай, в котором направляющие могут входить во внутренние поверхности отверстия и резать заготовку. Применительно к развертке, в которой направляющие просто расположены в трех местах, для этих направляющих существует тенденция функционировать как режущие кромки, и легко получить треугольное или пятиугольное отверстие, как в случае, в котором резание осуществляется с помощью развертки, имеющей четыре режущих кромки (четырехлезвийной развертки).
В отличие от этого для развертки 10 согласно этому варианту осуществления вторая направляющая 30 выполнена так, что не располагается во второй плоскости, и третья направляющая 32 тоже выполнена так, что не располагается во второй плоскости, вследствие чего можно предотвратить формирование треугольного или пятиугольного отверстия. Иными словами, поскольку режущая кромка и направляющие с первой по третью, соседствующие друг с другом в направлении вращения, не располагаются через интервалы 90°, формирование треугольного или пятиугольного отверстия можно предотвратить.
Как описано выше, когда развертку 10 рассматривают со стороны переднего конца вдоль центральной оси А, становится заметно, что вторая и третья направляющие 30 и 32 не располагаются равномерно в окружном направление, если принять вершину 20с в качестве базиса отсчета, так что использование развертки 10 может предотвратить образование отверстия, имеющего многоугольную форму, а в частности - выходной стороны отверстия, имеющей многоугольную форму, такую как треугольная или пятиугольная форма.
Теперь будет описана развертка 110 в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения. Вместе с тем, следует отметить, что ниже будет описано главным образом различие между разверткой 110 и разверткой 10 согласно первому варианту осуществления. Позиции, соответствующие позициям, применявшимся для вышеописанных компонентов, также применяются для обозначения соответствующих компонентов, и дополнительное описание их приведено не будет.
Развертка 110 показана на фиг.4-8. Для развертки 110 вдоль режущей кромки 120, которая соответствует режущей кромке 20, выполнена канавка 122, которая соответствует канавке 22. Канавка 122 ограничена поверхностью 122а стенки и поверхностью 122b стенки, которые совместно образуют почти прямой угол. Как очевидно из этой конструкции, форму канавки развертки согласно этому изобретению можно заменить различными формами.
Также, как развертка 10, развертка 110 включает в себя три направляющих 128, 130 и 132. Эти три направляющие 128, 130 и 132 соответствуют трем направляющим 28, 30 и 32, описанным выше, а местонахождения, размеры и диапазоны этих направляющих 128, 130 и 132 являются, по существу, такими же, как местонахождения, размеры и диапазоны для трех направляющих 28, 30 и 32. Однако каждая из трех направляющих 128, 130 и 132 имеет признаки, отличающие ее от соответствующей из направляющих 28, 30 и 32. Поверхности каждой из трех направляющих 128, 130 и 132 в радиальном направлении выполнены так, что обеспечивают прямой угол относительно периферийной поверхности 114b режущей части 114.
Теперь будет описана развертка 210 в соответствии с третьим вариантом осуществления данного изобретения. Вместе с тем, следует отметить, что ниже будет описано главным образом различие между разверткой 210 и развертками 10 и 110 согласно первому и второму вариантам осуществления. Позиции, соответствующие позициям, применявшимся для вышеописанных компонентов, также применяются для обозначения соответствующих компонентов, и дополнительное описание их приведено не будет.
Развертка 210 будет описана на основе фиг.9. На режущей части 214 развертки 210 выполнены три направляющих 228, 230 и 232. Их этих трех направляющих первая направляющая 228, которая отличается от первых направляющих 28 и 128, не имеет выемочного участка, а имеет периферийную поверхность 228b, в которой, по существу, нет ступенек в окружном направлении. Так что в этой конструкции вместо множества участков направляющих выполнен лишь единственный участок направляющей.
Для третьего варианта осуществления также предпочтительно, чтобы окружная длина первой направляющей 228 находилась в пределах диапазона от 8% до 15% окружной длины цилиндрической поверхности В.
Кроме того, вторая направляющая 230 развертки 210 выполнена так, что вторая плоскость пересекает вторую направляющую 230. Для второй направляющей 230, расположенной таким образом, окружная длина периферийной поверхности второй направляющей 230 также задана в пределах диапазона от 0,8% до 6% окружной длины цилиндрической поверхности В.
Помимо этого третья направляющая 232 развертки 210 выполнена так, что вторая плоскость пересекает третью направляющую 232. Аналогичным образом, для третьей направляющей 232, распложенной таким образом, окружная длина периферийной поверхности третьей направляющей 232 задана в пределах диапазона 0,8% до 6% окружной длины цилиндрической поверхности В.
Теперь будет описана развертка 310 в соответствии с четвертым вариантом осуществления данного изобретения. Вместе с тем, следует отметить, что ниже будет описано главным образом различие между разверткой 310 и разверткой 210 согласно третьему варианту осуществления. Позиции, соответствующие позициям, применявшимся для вышеописанных компонентов, также применяются для обозначения соответствующих компонентов, и дополнительное описание их приведено не будет.
Развертка 310 будет описана на основе фиг.10. Развертка 310 отличается от развертки 210 главным образом размером первой направляющей. Окружная длина периферийной поверхности первой направляющей 328 задана составляющей примерно 150% окружной длины цилиндрической поверхности В.
Теперь будет описана развертка 410 в соответствии с пятым вариантом осуществления данного изобретения. Позиции, соответствующие позициям, применявшимся для вышеописанных компонентов, также применяются для обозначения соответствующих компонентов, и дополнительное описание их приведено не будет.
Развертка 410 будет описана на основе фиг.11. Размер, форма и положение первой направляющей 428 развертки 410 являются, по существу, такими же, как размер, форма и положение первой направляющей 328 развертки 310.
Размеры и формы второй направляющей 430 и третьей направляющей 432 развертки 410 тоже являются, по существу, такими же, как размеры и формы второй направляющей 330 и третьей направляющей 332 развертки 310. Кроме того, положение третьей направляющей 332 является таким же, как положение третьей направляющей 32 развертки 10.
Развертка 410 отличается от разверток согласно предыдущим вариантам осуществления положением второй направляющей 430. Вторая направляющая 430 развертки 410 расположена так, что не пересекает вторую плоскость. Помимо этого, для развертки 410 средняя точка периферийной поверхности второй направляющей 430 находится в полуплоскости, которая образует угол более 90° относительно базисной полуплоскости fs, т.е. образует тупой угол.
Чтобы исследовать эффекты развертки в соответствии с данным изобретением, описанные выше на основании вариантов осуществления, были проведены различные эксперименты. Теперь будет описан примерный эксперимент. В эксперименте, описываемом ниже, развертки, которые воплощают данное изобретение (именуемые ниже развертками согласно изобретению), применялись для осуществления механической обработки отверстий, и обычная сравниваемая развертка (именуемая далее сравниваемой разверткой), тоже применялась для осуществления механической обработки отверстий. Затем сравнивали крутящие моменты механической обработки и точность обработанных отверстий, чтобы оценить рабочие параметры разверток согласно изобретению. Были получены результаты, которые доказывают превосходство разверток согласно изобретению и будут описаны ниже.
Сначала будут описаны конструкции разверток согласно изобретению, применявшихся для эксперимента. Для экспериментов применялись разные типы разверток согласно изобретению, например, применялись две следующие развертки согласно изобретению. Сначала будет описана первая развертка согласно изобретению. В первой развертке согласно изобретению, диаметр развертки в ее угле составлял 5,5 мм. Для первой развертки согласно изобретению, а также развертки 10 согласно первому варианту осуществления и развертки 110 согласно второму варианту осуществления первая направляющая была сформирована из двух участков направляющей, находившихся на некотором расстоянии друг от друга.
Средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности одного из участков направляющей, из которых состоит первая направляющая, была расположена в полуплоскости, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и образует угол 180° относительно базисной полуплоскости. Иными словами, один из участков направляющей, из которых состоит первая направляющая первой развертки согласно изобретению, располагалась так, что пересекала первую плоскость. Если принять базисную полуплоскость в качестве начала отсчета, то средняя в окружном направлении точка другого участка направляющей, входящего в состав первой направляющей, располагалась спереди в направлении вращения в полуплоскости, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая образует угол 220° относительно базисной полуплоскости.
Кроме того, если принять базисную полуплоскость в качестве начала отсчета, то средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности второй направляющей первой развертки согласно изобретению располагалась спереди в направлении вращения в полуплоскости, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая образует угол 80° относительно базисной полуплоскости. Помимо этого, если принять базисную полуплоскость в качестве начала отсчета, то средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности третьей направляющей первой развертки согласно изобретению располагалась спереди в направлении вращения в полуплоскости, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая образует угол 285° относительно базисной полуплоскости.
Помимо этого, когда складывали друг с другом окружную длину периферийной поверхности одного из участков направляющей, из которых состоит первая направляющая, и окружную длину периферийной поверхности другого участка направляющей, получаемая сумма составляла 15% окружной длины цилиндрической поверхности, которая определяется как проходящая через вершину (режущей кромки) вокруг центральной оси. Окружная длина периферийной поверхности второй направляющей составляла 6% окружной длины цилиндрической поверхности. Аналогичным образом, окружная длина периферийной поверхности третьей направляющей составляла 6% окружной длины цилиндрической поверхности.
С другой стороны, вторая развертка согласно изобретению отличается от первой развертки согласно изобретению окружными длинами периферийных поверхностей направляющих с первой по третью. Для второй развертки согласно изобретению, когда складывали друг с другом окружную длину периферийной поверхности одного из участков направляющей, из которых состоит первая направляющая, и окружную длину периферийной поверхности другого участка направляющей, получаемая сумма составляла 8% окружной длины цилиндрической поверхности, которую определяли как проходящую через вершину (режущей кромки) вокруг центральной оси. Окружная длина периферийной поверхности второй направляющей составляла 0,8% окружной длины цилиндрической поверхности. Аналогичным образом, окружная длина периферийной поверхности третьей направляющей составляла 0,8% окружной длины цилиндрической поверхности.
Теперь, на основе фиг.12-14, будет описана конструкция обычной развертки 510, использовавшейся в качестве сравниваемой. Диаметр 5,5 мм для развертки согласно изобретению также задавали и в качестве диаметра сравниваемой развертки в угле 520с. Направляющие сравниваемой развертки были образованы двумя направляющими, расположенными на некотором расстоянии друг от друга в окружном направлении. Если принять за начало координат базисную полуплоскость, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и которая проходит через вершину 520с режущей кромки 520, то направляющая 550 располагалась спереди в направлении вращения развертки. Кроме того, направляющая 550 располагалась так, что пересекала плоскость, которая определяется как включающая в себя центральную ось А и проходящая через вершину 520с, а также охватывает большой диапазон. Если принять упомянутую базисную плоскость за начало координат, то средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности направляющей 550 располагалась спереди в направлении К вращения и в полуплоскости, которая имеет                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             диапазон, определяемый центральной осью А, и которая образует угол 230° относительно базисной полуплоскости.
С другой стороны, средняя в окружном направлении точка периферийной поверхности направляющей 552, располагавшейся сзади в направлении вращения, оказывалась в полуплоскости, которая имеет диапазон, определяемый центральной осью А, и образует угол 90° относительно базисной полуплоскости.
Помимо этого, для сравниваемой развертки окружная длина периферийной поверхности направляющей 550 составляла примерно 35% окружной длины цилиндрической поверхности, которая определяется как проходящая через вершину (режущей кромки) вокруг центральной оси. Окружная длина другой направляющей 552 сравниваемой развертки составляла примерно 5% окружной длины цилиндрической поверхности.
В качестве материала заготовки для эксперимента использовали сплав алюминия. В качестве условий резания задавали скорость Vc резания, составлявшую 80 м/мин, скорость f подачи, составлявшую 0,16 мм/об, и допустимый диаметр после механической обработки, составлявший 0,5 мм. Затем применяли первую развертку согласно изобретению, вторую развертку согласно изобретению и сравниваемую развертку, имевшие вышеописанные конструкции и т.п., для осуществления резания со смачиванием смазочно-охлаждающей жидкости.
Крутящий момент во время операции механической обработки
Средний крутящий момент во время механической обработки посредством сравниваемой развертки составлял примерно 44 Н·см. А средний крутящий момент во время механической обработки посредством первой развертки согласно изобретению составлял примерно 32 Н·см, что меньше, чем средний крутящий момент для сравниваемой развертки. Причина заключается в том, что в первой развертке согласно изобретению применяется конструкция, в которой окружные длины первой, второй и третьей направляющих ограничены вышеописанными значениями, так что сопротивления скольжению, обуславливаемые отдельными направляющими, можно уменьшить по сравнению с сопротивлениями скольжению для сравниваемой развертки. Помимо этого, средний крутящий момент во время механической обработки посредством второй развертки согласно изобретению составлял примерно 25 Н·см, что еще меньше, чем средний крутящий момент для первой развертки согласно изобретению.
Круглость отверстия после чистовой обработки
Круглость (по японскому промышленному стандарту JIS-B0621-1984) отверстия после чистовой обработки представляется разностью двух геометрически концентрических окружностей в случае, когда отверстие после чистовой обработки заключено между этими двумя окружностями, а расстояние между такими окружностями становится минимальным. Следовательно, когда упомянутая разность мала, это означает высокую Круглость для отверстия после чистовой обработки. Круглость отверстия, обработанного сравниваемой разверткой, составляла 0, 9 мкм. С другой стороны, круглость отверстия, обработанного каждой из первой и второй разверток согласно изобретению, составляла 0,2 мкм. Это показывает, что, поскольку развертки согласно изобретению не только включают в себя направляющие с первой по третью, но и имеют вышеописанную структуру в окружном расположении для этих направляющих, развертки оказывались эффективно опертыми, выдерживая сопротивление резанию и центробежную силу, которые прикладывались к этим разверткам.
Следует отметить, что круглость полученного отверстия, когда механическую обработку осуществляли путем применения развертки согласно изобретению, в которой положения в окружном направлении направляющих с первой по третью оказывались на верхнем пределе в заранее определенном диапазоне, описанном выше, составляла 0,2 мкм, и круглость полученного отверстия, когда механическую обработку осуществляли путем применения развертки согласно изобретению, в которой положения направляющих с первой по третью оказывались на нижнем пределе в том же диапазоне, описанном выше, составляла 0,2 мкм.
Поскольку во время механической обработки сопротивление скольжению, которое возникало для первой - третьей направляющих разверток согласно изобретению, меньше, чем сопротивление скольжению для сравниваемой развертки, упругая деформация заготовки подавлялась. В результате, движения разверток согласно изобретению во время механической обработки можно было стабилизировать, а также можно было предотвратить ухудшение круглости отверстия. Для сравниваемой развертки, поскольку если принять базисную полуплоскость в качестве начала отсчета - во время механической обработки отдельные направляющие контактируют с отверстием через одинаковые интервалы в окружном направлении (интервалы 90°), возникало неустойчивое полигональное движение сравниваемой развертки вокруг центральной оси. В результате, отверстие после чистовой обработки имело многоугольную форму. И наоборот, в развертках согласно изобретению применяется конструкция, при наличии которой первая третья направляющие контактируют с отверстием, но не через одинаковые интервалы в окружном направлении, за счет того что в качестве базиса отсчета применяется вершина (режущей кромки), и для разверток согласно изобретению можно подавить неустойчивое полигональное движение вокруг центральной оси. Это также вносит вклад в улучшение круглости отверстия после чистовой обработки.
Для сравниваемой развертки, когда окружная длина периферийной поверхности направляющей, находящейся спереди в направлении вращения, уменьшается до 17% окружной длины цилиндрической поверхности, которая проходит через вершину (режущей кромки), можно снизить сопротивление направляющих скольжению и можно уменьшить средний крутящий момент. Однако сравниваемая развертка не является разверткой, в которой количество направляющих и их расположение в окружном направлении можно рассматривать как надлежащие, и она не имеет удовлетворительной функции опоры развертки с помощью этих направляющих. Следовательно, по сравнению с развертками согласно изобретению, сравниваемая развертка явно не демонстрирует наличие функции, способствующей подавлению поступательного движения развертки. Поэтому, когда сравниваемую развертку применяли для механической обработки, было отмечено явление, из-за которого механически обрабатывавшееся отверстие приобретало многоугольную форму, а круглость отверстия значительно ухудшалась («многоугольное отверстие»).
Для вышеописанных вариантов осуществления применялись три направляющие, однако можно применять четыре или более направляющих. Кроме того, для первого и второго вариантов осуществления первая направляющая включает в себя два участка направляющей, а конфигурация отдельных направляющих такова, что они включают в себя множество участков направляющих. Первая третья направляющие предпочтительно находятся в пределах вышеописанного диапазона. Диапазон для первой направляющей и диапазон для третьей направляющей частично перекрываются, и когда проектируют направляющие, эти диапазоны делают такими, что они не противоречат друг другу. Например, согласованно с местонахождением первой направляющей третья направляющая может быть расположена в надлежащем положении в пределах вышеописанного диапазона.
Данное изобретение с некоторой степенью конкретности описано на основании вышеизложенных вариантов осуществления и их модификаций и т.д.; вместе с тем, данное изобретение ими не ограничивается. Следует понять, что в рамках существа и объема притязаний данного изобретения, охарактеризованного в прилагаемой формуле изобретения, данное изобретение можно различными путями изменять или модифицировать. То есть данное изобретение включает в себя все модификации, примеры применения и эквиваленты, которые охватываются замыслом данного изобретения, представляемым в рамках объема притязаний формулы изобретения.