ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАНАЛОВ

Полезная модель относится к инструментам чистовой обработки отверстий и может быть использована преимущественно для шлифования, доводки и полирования внутренних поверхностей сквозных цилиндрических каналов металлических деталей в машиностроении и приборостроении.
К форме и чистоте поверхности отверстий и каналов довольно часто предъявляются высокие требования. Например, для достижения высокой эффективности хроматографических колонок необходимо соблюдение ряда условий, одним из которых является обеспечение зеркальной гладкости внутренней поверхности их каналов [Орлов В.И., Аратекопов Л.А. Жидкостная хроматография. Теоретические основы. - Дзержинск: НТП «Синтеко», 1997]. При этом названные колонки зачастую имеют большую длину и тонкий канал, например при длине колонки 90 мм канал может иметь диаметр 2 мм. Для обеспечения соблюдения требований к отверстиям и каналам применяются различные технологии, механизмы и инструменты, например, для доводки отверстий широко используются притиры различной формы.
a
a
a
Известен, например, притир для доводки, а также шлифования и полирования плоских, плоскопараллельных, цилиндрических и сферических поверхностей, на рабочей поверхности которого выполнены канавки профилем в виде кругового сегмента глубиной (0,3-1,8)d, шириной (20-200)d, где d - зернистость применяемого абразива, при этом площадь канавок составляет 5-15% от его рабочей поверхности [Патент РФ №2119422].
Известен также конический притир, снабженный механизмом его натяжения, конусность рабочей части которого определяется как отношение половины допуска на размер обрабатываемого отверстия к его длине, а усилие натяжения не превышает 0,5 предела текучести материала, из которого он изготовлен [Патент РФ №1631867].
Известен механизм для окончательной доводки фасонных и цилиндрических поверхностей отверстий, имеющий инструмент для доводки в форме стержня, который при обработке отверстий соударяется с поверхностью обрабатываемого отверстия детали с определенной интенсивностью удара, обеспечиваемой компоновкой механизма [Патент РФ №1826369]. Практически вся кинетическая энергия удара инструмента о поверхность обрабатываемой детали переходит в потенциальную энергию поверхностного слоя и производительность процесса увеличивается за счет отбойного действия абразива, находящегося между контактными поверхностями детали и инструмента.
Известна деформирующая протяжка, содержащая оправку с размещенным на ней комплектом демпфирующих поверхностей, выполненных по спирали, контактирующей с упругим корпусом, и размещенным внутри оребренным упругим резервуаром, в торцевой части которого для подачи технологической среды (воды, воздуха) установлен резьбовой патрубок, причем торцы корпуса содержат резьбовые поверхности для связи с тянущим штоком [Заявка на изобретение РФ №93035054], которая применяется для исправления дефекта от предыдущей, лезвийной операции обработки отверстия путем обработки отверстия пластическим деформированием.
Известна протяжка для чистовой обработки цилиндрических отверстий деталей, содержащая смонтированные на оправке деформирующий элемент и режуще-деформирующие элементы с заборными конусами режуще-деформирующих зубьев, наружная поверхность которой выполнена в форме единой конической поверхности,
образующая которой непрерывна по длине, образованной смещением режуще-деформирующих элементов относительно друг друга на половину величины окружного шага, а за режуще-деформирующим зубом предыдущего по ходу протяжки режуще-деформирующего элемента расположена канавка последующего элемента [Патент РФ №2264892].
Известна протяжка, на корпусе которой выполнены винтовые канавки, в которых размещены сферические деформирующие элементы с линейным контактом по всему профилю канавки, начиная от главной режущей кромки, и с точечным контактом между соседними элементами, причем в концах винтовых канавок выполнены винтовые пазы, в которых расположены шпильки-толкатели, связанные с пружиной, причем одинаковые винтовые канавки в количестве не менее трех выполнены с переменным углом наклона по оси протяжки, угол наклона канавки одинаков для всех канавок в каждом поперечном сечении [Патент РФ №2123409].
Известна протяжка, в корпусе которой последовательно установлены основной и дополнительный комплекты режущих элементов с дуговыми режущими кромками, касающимися окружностей, центры которых расположены на оси протяжки, а кромки режущих элементов выполнены в виде окружностей, диаметры которых меньше радиусов упомянутых окружностей, центры которых расположены на оси протяжки [Патент РФ №2071877].
Известна протяжка с взаимно подвижными вдоль оси секциями со спиральными зубьями, которые имеют форму полых втулок с зубьями и хвостовиков, причем профиль зубьев в нормальном к оси инструмента сечении имеет геометрию метчика, а в осевом сечении - геометрию протяжки с зубьями, расположенными в шахматном порядке [Патент РФ №2018416].
Однако все эти устройства мало пригодны для чистовой обработки каналов, имеющих маленький диаметр и большую длину, например, с
отношением длины к диаметру более 15, к тому же с высокими требованиями к чистоте поверхности.
Известно устройство для чистовой обработки отверстий малого диаметра, содержащее станину, узел установки детали с обрабатываемым отверстием, металлическую проволоку, закрепленную с обеих сторон в шпинделях, устройство для радиального смещения детали, и механизм обкатки проволоки по обрабатываемому отверстию, а также механизм осцилляции проволоки и дополнительный привод [А.С. СССР №1479261]. Инструментом для осуществления обработки отверстия в этом устройстве является проволока. Механизм устройства обеспечивает создание проволокой статического рабочего давления на обрабатываемую поверхность, вращение проволоки, движение обкатки и осциллирующее движение проволоки относительно ее оси вращения. Применяемый для обработки отверстий инструмент, выполненный в форме проволоки, является ближайшим аналогом предлагаемого инструмента и принят за прототип полезной модели. Недостатками его являются низкая производительность и сложность устройства, обеспечивающего прижимание проволоки к обрабатываемой поверхности, ее обкатку и другие движения относительно названной поверхности.
Полезная модель решает задачу создания высокопроизводительного инструмента для чистовой обработки каналов, позволяющего получать зеркальные внутренние поверхности каналов, который мог бы использоваться как самостоятельно, без специального механизма, приводящего его в движение, так совместно с простым и производительным механизмом.
Поставленная задача решается тем, что предлагается инструмент для чистовой обработки цилиндрических каналов, выполненный из пластичной металлической проволоки, которая закручена вокруг упругой металлической проволоки в форме первой спирали, а названная первая спираль закручена в форме второй спирали.
В качестве пластичной металлической проволоки может использоваться мягкая проволока, выполненная из меди или ее сплавов, например, латуни или бронзы.
В качестве упругой металлической проволоки, на которую намотана первая спираль, может использоваться проволока, выполненная из углеродистой или пружинной стали.
Для обработки каналов следует выбирать инструмент, имеющий наружный диаметр второй спирали в ее свободном состоянии больше диаметра обрабатываемого канала. В рабочем состоянии вторая спираль должна быть вытянута вдоль своей оси таким образом, чтобы ее наружный диаметр также остался больше диаметра обрабатываемого канала.
На рисунке изображен предлагаемый инструмент: фигуры А и Б - варианты внешнего вида инструмента с участком частично растянутой вдоль ее оси второй спирали, фигура В - внешний вид использованного инструмента, где 1 - упругая проволока, 2 - пластичная проволока, 3 - первая спираль, 4 - вторая спираль.
Предлагаемый инструмент работает следующим образом.
Для чистовой обработки канала выбирают инструмент, наружный диаметр второй спирали которого больше диаметра обрабатываемого канала. Инструмент растягивают вдоль собственной оси таким образом, что его наружный диаметр (диаметр второй спирали) остается больше диаметра обрабатываемого канала на меньшую величину, чем исходный. При этом витки спирали раздвигаются между собой довольно значительно, но инструмент сохраняет свою регулярную структуру, как показано на фигурах А и Б. На поверхность инструмента - витки спирали, наносят абразивную пасту и вводят его в обрабатываемый канал, а натяжение второй спирали ослабляют таким образом, чтобы наружная поверхность ее витков плотно прижималась к обрабатываемой поверхности. Жесткость инструменту придает упругая стальная проволока с намотанной вокруг нее первой спиралью из пластичной проволоки. Инструментом выполняют
возвратно - поступательные движения. При этом абразивная паста шаржируется (внедряется) в поверхность пластичной, например, медной проволоки и воздействует на внутреннюю поверхность канала. Инструмент имеет большую площадь контакта с обрабатываемой поверхностью, чем прототип, так как в работе участвуют витки спирали, контактирующие с поверхностью канала по всей его длине, что определяет высокую производительность процесса обработки. В результате обработки, при достаточном количестве циклов, внутренняя поверхности канала достигает зеркального состояния.
Следует отметить, что процесс обработки каналов предлагаемым инструментом может выполняться вручную, или может быть механизирован. При механизации процесса механизм, приводящий инструмент в движение, должен обеспечивать только один вид движения -линейное возвратно-поступательное перемещение предлагаемого инструмента, что способствует простоте его конструкции и высокой производительности.