ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

Полезная модель относится к обработке металлов резанием, в частности, к режущему инструменту для высокоточной финишной обработки отверстий в ответственных деталях из труднообрабатываемых материалов.
Из уровня техники известно, что для финишной обработки высокоточных отверстий используют, в основном, хонингование. называемое притирочным шлифованием, которое обеспечивает высокую точность формы отверстия и требуемые параметры шероховатости (Ra 0,8-1.2) обработанной поверхности.
Однако использование притирочного шлифования при финишной обработке отверстий в деталях из труднообрабатываемых металлов и сплавов, например, на основе никеля, далеко не всегда обеспечивают требуемую точность и шероховатость обработанной поверхности.
Как показали исследования, причиной этого в значительной степени является образующийся в зоне резания шлам, состоящий из стружки, вырванных из основы шлифовальных зерен и частиц износа абразивоудерживающей матрицы инструмента. Из-за ограниченного пространства в зоне резания удаление шлама затруднено. Шлам, находясь в зоне резания в процессе обработки отверстия, действует на обрабатываемую поверхность как дополнительный режущий элемент, искажая форму отверстия и ухудшая его шероховатость. Проблемы удаления из зоны обработки шлама решаются различным образом. Одним из путей такого решения является использование для удаления шлама смазывающе-охлаждающей технологической среды (СОТС), которую в процессе обработки подают в полость инструмента для его охлаждения. В известных решениях СОТС, пройдя через корпус инструмента, выводится под давлением в пространство, образованное корпусом инструмента и обрабатываемой поверхностью детали и выносит из зоны резания шлам.
Так. например, известен инструмент для финишной обработки (полирования) отверстий, содержащий оправку, с установленными на ней двумя парами дисков с режущими элементами, в качестве которых на первой паре дисков используется крупнозернистая шлифовальная шкурка, а на другой мелкозернистая. Диски выполнены диаметром, соответствующим номинальному диаметру отверстия, а между ними расположены диски-вкладыши, имеющие меньший наружный диаметр. В дисках-вкладышах имеются каналы, для подвода СОТС в зону обработки.
При работе инструмента обработка отверстия детали осуществляется абразивом, закрепленным на дисках. Основной припуск удаляется крупнозернистым абразивом, доводка поверхности - мелкозернистым. Размерные характеристики обеспечиваются соответствием диаметра дисков величине отверстия при жестком закреплении дисков. Уменьшенный диаметр дисков-вкладышей способствует периодичности полирования и наличию зоны для подвода СОТС при сохранении жесткости дисков. Резание материала каждым диском сменяется периодом, когда СОТС поступает в зону обработки, что позволяет удалять отходы процесса резания и охлаждать поверхность, что, в совокупности с формированием смазочных пленок, способствует устойчивым благоприятным условиям контакта поверхностей инструмента и отверстия детали в процессе полирования и ведет к повышению качества изделий, (см. патент РФ №2184642. кл. B23B 29/00. 2002 г.).
В результате анализа выполнения известного инструмента необходимо отметить, что при его работе образовавшийся в результате процесса резания шлам концентрируется в кольцевых пазах между дисками, из которых удаляется давлением СОТС при выходе каждого паза инструмента из обрабатываемого отверстия. Собираясь в кольцевых пазах, шлам пакетируется и. контактируя с обрабатываемой поверхностью своими абразивными компонентами, снижает ее шероховатость и точность формы отверстия.
Известен инструментальный блок для обработки отверстий, содержащий держатель (оправку), на которой размещены режущие элементы из абразивного материала. На держателе выполнены элементы для его установки в шпиндель станка, например, хонинговального. В держателе образована система сообщающихся каналов для пропускания СОТС. Система содержит осевой глухой канат, с которым сообщены сквозные радиальные канаты, расположенные под углом к осевому каналу и направленные выходом в сторону верхнего торца держателя. Радиальные канаты могут иметь прямолинейную форму или быть выполненными в виде ломаной линии.
Для работы инструментальный блок устанавливают в шпиндель станка, например, хонинговального, соединяют осевой канат для подачи СОТС с соответствующим канатом шпинделя. Включают вращение и осевое перемещение шпинделя и подачу СОТС. В результате режущие элементы производят обработку отверстия, а подаваемая СОТС, проходя через осевой и радиальные каналы, охлаждает инструмент, обрабатываемую поверхность и удаляет шлам из зоны резания.
(см. патент РФ на полезную модель №116803, кл. B24B 5/10, 2012 г.) наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного инструмента необходимо отметить, что расположение радиальных каналов под углом в осевому повышает эффективность удаления шлама, по сравнению с решением, приведенным выше, однако, расположение радиальных каналов наклоном только в одном направлении снижает эффективность удаления шлама, так как обеспечивает удаление шлама только из части зоны резания.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка инструмента для финишной обработки отверстий, обеспечивающего высокую точность обработки и чистоту обработанной поверхности за счет эффективного удаления шлама из зоны резания в процессе обработки отверстия.
Указанный технический результат обеспечиваются тем, что в инструменте для финишной обработки отверстий, содержащем корпус с размещенными на нем режущими элементами и выполненную в корпусе систему каналов для подачи смазывающе-охлаждающей технологической среды, состоящую из осевого канала, имеющего возможность соединения с подводом смазывающе-охлаждающей технологической среды, и соединенных с ним радиальных каналов, предназначенных для подачи смазывающе-охлаждающей технологической среды в зону резания в процессе обработки отверстия, новым является то, что радиальные каналы выполнены в корпусе в три яруса, причем каналы среднего яруса перпендикулярны осевому каналу, каналы нижнего яруса выполнены наклонными в сторону нижнего торца корпуса, а каналы верхнего яруса выполнены наклонными в сторону верхнего торца корпуса.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - инструмент для финишной обработки отверстий, осевой разрез;
- на фиг. 2 - место А по фиг. 1.
Инструмент для финишной обработки отверстий содержит корпус 1, на верхней (в плоскости чертежа) части которого выполнены элементы 2 для установки инструмента в шпиндель (не показан) станка. Нижний торец корпуса обозначен (Б), а верхний (В). На нижней части корпуса размещены режущие элементы 3. предназначенные для финишной обработки отверстий. В корпусе 1 выполнена система сообщающихся каналов для прокачки через корпус и подачи в зону резания СОТС. Данная система содержит осевой глухой канал 4, с которым сообщаются сквозные радиальные каналы. Выходы радиальных каналов расположены в зоне режущих элементов 2. Радиальные каналы выполнены в три яруса по высоте корпуса. Радиальные каналы 5 среднего яруса расположены перпендикулярно осевому каналу. Радиальные каналы 6 нижнего яруса выполнены наклонными по отношению к осевому каналу и направлены в сторону нижнего торца (Б) корпуса. Радиальные каналы 7 верхнего яруса выполнены наклонными по отношению к осевому каналу и направлены в сторону верхнего торца (В) корпуса 1. Количество радиальных каналов 5, 6, 7 может быть различным и зависит, в основном, от размеров корпуса, величины зазора между обрабатываемой поверхностью детали и режущими элементами, от значения давления СОТС. Наиболее целесообразно радиальные отверстия каждого яруса выполнять равномерно расположенными в сечениях, перпендикулярных продольной оси корпуса. Радиальные отверстия 6 и 7 могут быть выполнены по вертикали в несколько рядов. Как показали исследования, наиболее оптимальные значения углов наклона должны находиться в пределах 45°.
Корпус 1 может быть выполнен как цельным, так и сборным, по типу наиболее близкого аналога. Изготовление инструмента не представляет сложностей для специалистов.
Инструмент для финишной обработки отверстий работает следующим образом. Для работы инструмент устанавливают в шпиндель станка, например, хонинговального посредством элементов 2. Соединяют осевой канал 4 с системой подачи СОТС. Включают вращение и осевую подачу шпинделя станка и подачу СОТС, в результате чего режущие элементы 3 осуществляют обработку отверстия. Формообразующие движения инструмента в процессе обработки детали показаны на фиг. 1 стрелками. Подача СОТС обеспечивает охлаждение инструмента и удаление шлама из зоны резания. Учитывая направление наклона радиальных каналов, 6 и 7 верхнего и нижнего ярусов, обеспечивается эффективное удаление шлама из верхней и нижней частей зоны резания, где наиболее часто образуются шламовые пробки. Благодаря тому, что радиальные каналы 5 среднего яруса расположены перпендикулярно осевому каналу, СОТС из них распространяется как в верхнюю часть зоны резания, так и в ее нижнюю часть, удаляя шлам из средней части зоны резания и остатки шлама из ее верхней и нижней частей, не удаленных СОТС, поступающей из канатов 6 и 7. что значительно повышает эффективность удаления шлама.
Таким образом, использование заявленного решения обеспечивает гарантированное удаление шлама из зоны резания в процессе обработки отверстия за счет равномерного распределения СОТС по всей зоне резания и направления ее потоков в места наиболее вероятного образования шламовых пробок, что позволяет повысить качество обработки, а именно, чистоту и точность финишной обработки отверстий.