МАШИННАЯ РАЗВЕРТКА

Полезная модель относится к инструментам для металлообработки, а именно, к конструкциям разверток для обработки точных отверстий.
Известна конструкция машинной развертки, содержащая хвостовую часть для закрепления ее в шпинделе станка и рабочую часть, несущую расположенные по окружности режущие зубья, где число зубьев принимается четным. (Энциклопедический справочник «Машиностроение», М., 1949 г., т.7, с.346, фиг.63).
Недостатком такой конструкции развертки является равномерность распределенных по окружности зубьев. Это приводит к образованию на обработанной поверхности отверстий продольных рисок, расположенных, соответственно шагу зубьев, что ухудшает качество обработанной поверхности отверстий.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности признаков и достигаемому результату является машинная развертка, состоящая из хвостовой части и рабочей части с четным числом неравномерно распределенных по окружности зубьев так, что противолежащие зубья имеют одинаковые величины угловых шагов. Величина неравномерности углового шага зубьев таких разверток равна 1-2°, что составляет не более 0,03-0,04 от величины равномерного углового шага (Энциклопедический справочник «Машиностроение», М., 1949 г., т.7, с.347, фиг.64в).
Неравномерное распределение зубьев по окружности предупреждает появление продольных рисок, расположенных соответственно шагу зубьев, и позволяет получить более высокое качество обработанной поверхности отверстия.
Однако, при обработке более точных отверстий, такие развертки не способны обеспечить жесткие требования к обработанной поверхности, а именно, не обеспечивают правильную геометрическую форму отверстия.
В зависимости от жесткости технологической системы, в которую входят станок, приспособление, инструмент и деталь, а также точности наладки и действующих сил в процессе обработки отверстия, кроме вращательного движения инструмента возникает дополнительное движение - прецессия, которая приводит к образованию огранки отверстия и нарушению его правильной геометрической формы. В результате, для получения геометрически точных отверстий требуется вводить дополнительные доводочные операции, что повышает трудоемкость процесса.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности геометрической формы обрабатываемых отверстий и снижение трудоемкости их изготовления.
Указанная задача решается следующим образом:
У машинной развертки, содержащей хвостовую часть и рабочую часть с четным числом неравномерно распределенных по окружности зубьев так, что противолежащие зубья имеют одинаковые величины угловых шагов, авторы предлагают величину Δ неравномерности окружного шага принять увеличенной и составляющей, в зависимости от числа зубьев развертки, 0,1-0,4 величины равномерного углового
шага , а величину минимального углового шага зубьев выбирать из условия:
;
где:
min
φ - минимальный угловой шаг зубьев;
Δ - величина неравномерности углового шага;
Z - число зубьев развертки;
n=(1÷0,5Z);
Предлагаемая машинная развертка за счет значительной неравномерности шага зубьев указанной величины обеспечивает при работе минимальное отклонение оси инструмента от оси шпинделя и, как следствие, проводит обработку отверстий правильной геометрической формы. Это значительно снижает трудоемкость изготовления точных отверстий, поскольку не требует введения дополнительных доводочных операций.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
Промышленная применимость предлагаемого решения видна из описания.
На фиг.1 - изображен общий вид машинной развертки,
На фиг.2 - разрез А-А.
Машинная развертка состоит из хвостовой 1 и рабочей 2 частей. На рабочей 2 части размещены режущие зубья 3, которые
распределены неравномерно по окружности, т.е. имеют неравномерный угловой шаг φ, при этом противолежащие зубья имеют одинаковые величины угловых шагов. Угловые шаги каждого из соседних зубьев отличаются на величину Δ неравномерности шага
i
i-1
i+1
i
φ=φ+Δ; φ=φ+Δ
Величина Δ неравномерности углового шага по сравнению с известными машинными развертками принята увеличенной и составляет в зависимости от числа зубьев развертки 0,1-0,4 величины равномерного углового шага:
.
Наибольшую величину неравномерности имеют развертки малым числом зубьев Z, меньшую величину неравномерности углового шага имеют развертки с большим числом зубьев.
min
Величина наименьшего углового шага φ зубьев выбрана из условия:
.
Машинная развертка работает следующим образом:
Хвостовую 1 часть развертки закрепляют в шпинделе станка (на рис. не показан), рабочую 2 часть развертки направляют в предварительно подготовленное отверстие для его развертывания до требуемого диаметра на заданную глубину.
Каждый из зубьев 3 развертки срезает слой металла, приходящийся на его долю. Поскольку зубья 3 развертки имеют значительную неравномерность углового шага они не повторяют
траектории движения друг друга. Например, при неоднородности обрабатываемого материала с твердыми и мягкими включениями, происходит периодическое изменение нагрузки на зубья развертки. При встрече с такими участками развертка отжимается и ее зубья, углубляясь в обрабатываемую поверхность, оставляют на ней следы в виде продольных углублений. При равномерном шаге зубьев, при повороте развертки на каждый угловой шаг, это явление периодически повторяется, углубления увеличиваются, приводя к образованию неточности геометрической формы обрабатываемых отверстий, ("некруглость").
При неравномерном угловом шаге, зубья развертки под действием указанной нагрузки занимают в каждый рассматриваемый момент новое положение, не повторяет траекторию предыдущих зубьев и устраняется неточность геометрической формы. Чем больше неравномерность угловых шагов зубьев развертки, тем эффект устранения "некруглости" обрабатываемого отверстия значительнее. Независимо от жесткости технологической системы, точность наладки и действующих сил при работе предлагаемой машинной разверткой образуется отверстие правильной цилиндрической формы.
В таблице приведены примеры обработки отверстий известными развертками (с равным шагом при Δ=0° и малой величине неравномерности шага Δ=1°28'÷4°10') и предлагаемыми развертками с увеличенной величиной неравномерности угловых шагов и числом зубьев z=4-10.
В соответствии с формулой полезной модели, величина неравномерности угловых шагов зубьев развертки связана с числом ее зубьев z=4 она составляет Δ=36° (К=0,4) для z=6-Δ=18 (К=0,3), для z=8-Δ=9° (K=0,2) и для z=10 Δ=3°18' (К=0,1), то есть для малого числа зубьев - меньше.
Таблица
Число зубьев z
Известные развертки
Предлагаемые развертки
<img he="11" wi="10" file="00000010.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Δ
Отклонение от "крутости", мкм
Коэффиц. К
<img he="11" wi="23" file="00000011.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Отклонение от "круглости" мкм
4
90°
0°
10-12
0,4
36°
2-3
4°10'
5-6
6
60°
0°
12-14
0,3
18°
2-3
1°51'
6-7
8
45°
0°
12-14
0,2
9°
3-4
2°
6-7
10
36°
0°
15-20
0,1
3°36'
3-4
1°28'
6-9
Из приведенных примеров видно, что развертки с равномерным шагом (Δ=0°) обеспечивают обработку отверстий с отклонением от "круглости" равным 10-20 мкм.
Известные развертки с малой величиной неравномерности углового шага (Δ=4°10'-1°28') позволяют вдвое уменьшить отклонение обрабатывающих отверстий от неточности геометрической формы (до 5-10 мкм). Предлагаемые развертки с увеличенной величиной неравномерности углового шага обеспечивают уменьшение отклонений обрабатываемых отверстий от "круглости" в 4-5 раз по сравнению с развертками с равномерной величиной углового шага и в 2 раза по сравнению с известными развертками с малой величиной неравномерности шага во всем интервале предлагаемых значений.
Таким образом, предлагаемая конструкция машинной развертки обеспечивает получение геометрически точных отверстий с хорошим качеством обработанной поверхности. Это позволяет снизить трудоемкость изготовления и повысить точность обрабатываемых отверстий.