СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГЛУХИХ ОТВЕРСТИЙ
METHOD FOR PROCESSING BLIND HOLES

Изобретение относится к механической обработке и может быть использовано при изготовлении деталей, имеющих глухие отверстия.
В некоторых случаях к поверхностям глухих отверстий предъявляются повышенные требования в части макро- и микрогеометрии. Например, к форме и шероховатости дна отверстия. Наиболее распространенным способом является выполнение отверстий инструментом, ось которого во время операции совпадает с осью обрабатываемого отверстия. При этом качество донной части отверстия является переменным по радиусу, так как в значительной степени зависит от окружной скорости вращения инструмента. С уменьшением радиуса обработки, окружная скорость уменьшается. Это может приводить к увеличению шероховатости в зоне вблизи оси вращения и даже к появлению осевого выступа, что бывает недопустимо, по условиям последующей эксплуатации изделия.
Известен способ фрезерования сферических углублений, по которому обработку ведут дисковой фрезой, максимальный радиус которой равен радиусу обрабатываемой сферической поверхности, а радиус кривизны рабочей части меньше его, причем угол между осями выбирают 90 градусов, а плоскость максимального диаметра фрезы совмещают с осью вращения заготовки (А.С. 865553, опубл. 23.09.1981. Бюл. №35).
К недостаткам известного решения относится ограниченность его применения размерами обрабатываемого сферического углубления. Так, например, его невозможно применить для обработки деталей топливных форсунок систем Common Rail, где радиус сферического углубления составляет R0,7: дисковой фрезы для осуществления известного решения не существует. В то же время, форсунки с подобными деталями выпускаются крупными сериями и требуют необходимого технологического решения.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемого изобретения - является способ обработки сферических углублений, включающий предварительную фиксацию обрабатываемой детали в шпинделе и последующую обработку вращающейся детали специальным инструментом, причем деталь устанавливается в шпиндель индивидуально, фиксация детали в шпинделе происходит за счет распределенной нагрузки на деталь от шлама, образующегося при обработке и находящегося в зазоре между шпинделем и деталью, шпиндель с деталью и инструмент вращаются в противоположных направлениях, частота вращения инструмента составляет не менее 3000 оборотом в минуту и не менее, чем в восемь раз превосходит частоту вращения шпинделя (А.С. 679406, опубл. 15.08.1979. Бюл. №30).
К недостаткам известного решения относится необходимость индивидуальной установки детали в шпинделе, что может увеличить трудоемкость при обработке деталей небольшого размера. К недостаткам относится также необходимость сообщения шпинделю и инструменту вращения с различными направлениями и частотами. Кроме того, обработка сферического углубления детали в то время, пока в зазоре между деталью и шпинделем не образовалось достаточно шлама, происходит с переменным усилием фиксации детали. Режим обработки при этом является неопределенным, что может отрицательно сказаться на качестве обработки
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение недостатков прототипа, а именно создание эффективного способа обработки глухих отверстий, не требующего индивидуальной установки в шпиндель каждой обрабатываемой детали, обеспечивающего стабильную обработку при постоянной надежной фиксации детали в шпинделе, не требующего дополнительного привода применяемого инструмента.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет применения предлагаемых технологических параметров операции.
Новизной в предлагаемом способе обработки глухих отверстий является последовательная обработка глухого отверстия во вращающейся детали без ее переустановки на станке тремя различными инструментами, имеющими по одной степени свободы, с реализацией двух видов обработки - резания и поверхностного пластического деформирования.
Указанные признаки являются новыми, существенными, неочевидными и промышленно выполнимыми и направлены на решение поставленной изобретением технической задачи.
Предлагаемый в качестве изобретения способ обработки глухих отверстий включает фиксацию детали в шпинделе, сообщение шпинделю вращения с заданной частотой, поочередный подвод к детали и отвод от нее трех различных инструментов.
Фиксация детали в шпинделе происходит опосредовано: в шпиндель предварительно устанавливается и закрепляется в нем заготовка, рассчитанная на изготовление из нее более, чем одной однотипной деталей, которые после обработки должны иметь одинаковые глухие отверстия. Во все время обработки глухого отверстия деталь не отделена от заготовки и вращается вместе с ней. Отделение детали от заготовки происходит только после окончания обработки глухого отверстия.
Обработка глухого отверстия происходит за три перехода, без переустановки, с использованием на переходах различных инструментов и различных видов и режимов обработки.
На первом переходе к месту расположения будущего глухого отверстия в детали подводят режущий инструмент, которым выполняют предварительное глухое отверстие конической формы. Предпочтительным является использование в качестве режущего инструмента на первом переходе центровочного сверла.
На втором переходе к вышеупомянутому коническому отверстию подводят другой режущий инструмент, с помощью которого выполняют предварительное глухое отверстие, форма которого близка к форме окончательно обработанного отверстия, но глубина отличаются от глубины окончательно обработанного отверстия. Предпочтительным является использование на втором переходе фрезы, имеющей соответствующую форму режущей части.
На третьем переходе обработку отверстия выполняют обработкой давлением -поверхностным пластическим деформированием, обеспечивая при этом окончательные форму и размеры глухого отверстия. Предпочтительным является использование на третьем переходе раскатника.
Пример осуществления предлагаемого способа обработки глухих отверстий.
Выполняли обработку детали «упор шарика». Материал детали: сталь Р6М5. Форма детали: цилиндр диаметром ∅2,6 мм. На верхнем торце детали должно быть выполнено глухое отверстие в виде сферического углубления радиусом R0,7 и глубиной 0,55 мм. Указанная деталь применяется в электроуправляемой топливной форсунке системы Common Rail. С поверхностью глухого отверстия в упоре шарика в собранной форсунке контактирует шарик - важный элемент управляющего клапана. Поэтому к качеству отверстия - точности размеров, форме и шероховатости поверхности - предъявляются высокие требования.
Заготовка представляла собой пруток длиной 3000 мм.
На первом переходе обработку выполняли центровочным сверлом. Подача составляла 0,03 мм/об, скорость резанья 4,7 м/мин, частота вращения шпинделя 1000 об/мин. На торце детали выполнили коническое отверстие диаметром (на торце) ∅1,52 мм, глубиной 0,3 мм. После выполнения конического отверстия центровочное сверло отвели.
На втором переходе коническое отверстие, полученное на первом переходе, обрабатывали сферической фрезой. Подача составляла 0,005 мм/об, скорость резанья- 20 м/мин, частота вращения шпинделя - 4000 об/мин. Радиус полученного углубления составил R0,8 мм, глубина - 0,48 мм. После завершения обработки сферическую фрезу отвели.
На третьем переходе дальнейшую обработку сферического углубления выполняли раскатником. Радиус рабочей части раскатника составлял R0,8 мм. Подача составляла 0,01 мм/об, скорость резанья - 2 м/мин, частота вращения шпинделя - 400 об/мин. Сферическое углубление - глухое отверстие, полученное на втором переходе - углубили до размера 0,55 мм (от торца). Шероховатость поверхности углубления составила Ra0,32 при заданной в чертеже детали - Ra0,63.
Режимные параметры - частота вращения заготовки (детали), подача и скорость подачи - в соответствии с предлагаемыми в настоящем способе (см. выше).
Полученное по предлагаемому способу глухое отверстие - сферическое углубление -в детали полностью соответствует требованиям конструкторской и технологической документации.
Техническим результатом осуществления предлагаемого способа обработки глухих отверстий является упрощение схемы обработки за счет обеспечения вращения только заготовки (детали) и технологическое обеспечение выполнения заданных технических требований к детали.
Предлагаемый способ применяется в серийном производстве электроуправляемых форсунок Common Rail на Алтайском заводе прецизионных изделий.