ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ РАЗВЕРТКА

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности, к конструкции цилиндрических разверток для чистовой обработки глубоких сквозных отверстий малого диаметра.
Из уровня техники известны цилиндрические прямозубые, как правило - с четным количеством зубьев, развертки, включающие режущую часть с направляющим конусом и калибрующую часть, включающую цилиндрический участок и участок с обратной конусностью. Их изготавливают как из твердого сплава, так и из быстрорежущей стали. Эти развертки позволяют обрабатывать отверстия глубиной до 8 диаметров (ПМ РФ №68399, опубл. 27.11.2007, Бюл. №33).
Недостаток известного технического решения - невысокая точность и качество обработанной поверхности, вызванные повышенными вибродинамическими характеристиками процесса. Для обеспечения высокой точности и малой шероховатости поверхности обычно используется комплект разверток, что, естественно, существенно снижает производительность и, как следствие - удорожает стоимость.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является техническое решение зарубежных инструментальных фирм «Nikken» (Япония) и «Hegenscheidt» (Германия), которые изготавливают развертки оригинальной конструкции, получившие название протяжкоразвертки (В.Ф. Скворцов, А.Ю. Арляпов, ДОРНОВАНИЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА: Монография, Издательство ТПУ, Томск, 2005, - 92 с, с. 7).
Особенностью этого инструмента является то, что зубья развертки образуют крутую спираль, угол подъема которой около 75°. Благодаря этому, в процессе работы обеспечивается плавность хода инструмента, увеличивается его жесткость и виброустойчивость. По сравнению с развертками традиционных конструкций протяжкоразвертки позволяют увеличить скорость резания в 2-3 раза, а подачу - в 2 раза. Эти развертки позволяют обрабатывать отверстия глубиной свыше 8 диаметров.
К недостаткам прототипа следует отнести повышенную энергоемкость процесса обработки и невысокую стойкость инструмента, обусловленные весьма значительными осевыми нагрузками.
Задача полезной модели - повышение стойкости инструмента при сохранении высокой производительности и качества обработки.
Технический результат - снижение осевых усилий без ухудшения вибродинамических характеристик развертки.
к
p
к
p
Поставленная задача и заявленный технический результат достигаются тем, что в цилиндрической развертке с не менее чем двузубой рабочей частью, включающей режущую часть с направляющим конусом и калибрующую часть, включающую цилиндрический участок и участок с обратной конусностью, с винтовыми зубьями с углом подъема по крайней мере на элементе калибрующей части ω≈75°, направление которых противоположно направлению вращения развертки, угол подъема зубьев в режущей части ω<ω, кроме того угол подъема зубьев режущей части ω≈0°, или угол подъема зубьев режущей части выполнен монотонно изменяющимся от 0° на заходе режущей части до 75° на сопряжении режущей и калибрующей частей, или угол подъема зубьев рабочей части выполнен монотонно изменяющимся от 0° на заходе режущей части до 75° на сопряжении цилиндрического участка и участка с обратной конусностью калибрующей части.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где:
на Фиг. 1 - общий вид развертки;
на Фиг. 2 - развертка рабочей части развертки.
к
p
к
Цилиндрическая развертка состоит из рабочей части 1 с зубьями 2, шейки 3 и хвостовика 4. Рабочая часть 1 включает направляющий конус 5, выполненный как правило под углом 45°, конусную режущую часть 6 (с углом φ≈1-3° - в пределах припуска на обработку отверстия) и калибрующую часть 7 с цилиндрическим участком 8 и участком 9 с обратной конусностью. Зубья 2 выполнены винтовыми по крайней мере на элементе или на всей калибрующей части 7 с углом подъема ω≈75° и направлением закрутки винтовых зубьев противоположным направлению вращения развертки. При этом угол ω подъема зубьев в режущей части 6 развертки выполняют существенно меньше ω (как правило от 0° до 15° - при этом стружка стабильно направляется в сторону предварительно сформированного сквозного отверстия в процессе резания при минимальном осевом усилии подачи).
p
к
p
Согласно полезной модели на всей длине режущей части 6 развертки зубья выполнены с углом подъема ω=0°, а на всей длине калибрующей части 7 развертки зубья выполнены винтовыми с углом подъема ω≈75°. Такое исполнение применимо для обработки достаточно хрупких материалов, когда стружка крошится в процессе обработки и ссыпается в предварительно сформированное сквозное отверстие. В случае обработки вязкого, пластичного материала, склонного к образованию сливной стружки, угол подъема ωпредпочтительно выбрать больше 0°, например 5°-15°. В этом случае осевое усилие подачи останется невысоким, а стружка стабильно направляется в сторону предварительно сформированного сквозного отверстия. При этом вибродинамические параметры резания при входе развертки в обрабатываемое отверстие сначала (на условно черновом этапе обработки) будут хуже, чем в прототипе, однако по мере углубления развертки и включения в работу спиральной калибрующей части, вибродинамические параметры практически сравняются с прототипом и к концу обработки начальный «жесткий» вход инструмента в обрабатываемое отверстие будет практически компенсирован плавной калибровкой. Осевое усилие подачи при этом будет снижено до 45%.
Более плавные характеристики процесса обработки отверстия предложенным инструментом достигаются в случае, когда угол подъема зубьев режущей части выполнен монотонно изменяющимся от 0° на заходе режущей части до 75° на сопряжении режущей и калибрующей частей. Осевое усилие подачи при этом будет снижено до 30%.
Еще более плавные характеристики процесса обработки отверстия предложенным инструментом достигаются в случае, когда угол подъема зубьев рабочей части выполнен монотонно изменяющимся от 0° на заходе режущей части до 75° на сопряжении цилиндрического участка и участка с обратной конусностью калибрующей части. Осевое усилие подачи при этом будет снижено до 15-20%.
Цилиндрическая развертка работает следующим образом.
р
к
От привода (на Фиг. не показано) развертке сообщается вращательное по часовой стрелке (v на Фиг. 1) и поступательное в осевом направлении (s на Фиг. 1) движение. Развертка направляющим конусом 5 входит в обрабатываемое отверстие и, по мере продвижения, режущей частью 6 зубьев 2, имеющих нулевой или сравнительно небольшой угол подъема ω, при минимальном осевом усилии, срезает соответствующий припуск. Этой части обработки присущи сравнительно высокие вибродинамические нагрузки в зоне обработки. Далее, по мере продвижения развертки в отверстие, в работу вступает калибрующая часть 7 развертки со сравнительно большим углом подъема ω, при этом плавность обработки существенно возрастает, а осевое усилие также увеличивается, что является положительным фактором для чистовой обработки пластическим деформированием - калибровкой.
В зависимости от применяемых параметров, описанных выше, достигается соответствующий результат.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача полезной модели - повышение стойкости инструмента при сохранении высокой производительности и качества обработки - решена, и заявленный технический результат - снижение осевых усилий без ухудшения вибродинамических характеристик развертки - достигнут.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для чистовой обработки глубоких сквозных отверстий малого диаметра;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.