УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ИЛИ РАСТАЧИВАНИЯ ОТВЕРСТИЯ
DEVICE FOR HOLE DRILLING OR BORING

Изобретение относится к обработке металлов и может быть использовано для сверления или растачивания отверстия режущим инструментом с радиально перемещающимся резцом.
Известно устройство для обработки отверстий - устройство для растачивания отверстий (US 4195957, 01.04.1980), содержащее резцовую головку, резец с режущими гранями на его концах, установленный в поперечном клиновом пазу корпуса резцовой головки, и привод для поворота резца из рабочего положения (перпендикулярно продольной оси резцовой головки) в положение при обратном ходе резцовой головки (наклонно к продольной оси резцовой головки). В материалах заявки по патенту US 4195957 указанный привод представлен в двух вариантах исполнения - электрическом и гидравлическом. Оба варианта исполнения привода обеспечивают вывод резца из полученного отверстия без образования царапин и других дефектов на обработанной поверхности.
Недостатком устройства по патенту US 4195957 является то, что оно не позволяет осуществлять радиальное перемещение резца при резании. Поворот резца осуществляется в крайних положениях резцовой головки (перед началом растачивания и в конце растачивания), когда процесс резания не осуществляется.
Известно устройство для обработки отверстий - резцовая головка для многопроходной обработки внутренних поверхностей (SU 884874, 30.11.1981), содержащая корпус, резцедержатель и привод радиальной подачи резца, обеспечивающий перемещение резца в радиальном направлении на размер расточки для каждого прохода. Перемещение резца в радиальном направлении осуществляется после возврата головки в исходное положение, после чего осуществляется очередной проход с новой глубиной резания.
Недостатком устройства по авт.св. 884874 является то, что оно также не позволяет осуществлять радиальное перемещение резца при резании.
Известно устройство для обработки отверстий - расточная головка (JP 59219104, 10.12.1984), содержащая корпус, резец, установленный в корпусе, и привод перемещения резца, который позволяет настраивать резец на необходимый размер путем плавного перемещения автоматически или вручную. Указанная настройка также осуществляется перед началом резания.
Известно устройство для обработки отверстий - одностороннее сверло для глубокого сверления (SU 1063543 А, 30.12.1983), снабженное размещенными в корпусе поворотной твердосплавной пластиной и двумя направляющими. Направляющие или, по крайней мере, одна из них снабжены механизмом регулирования их вылета из корпуса инструмента.
Известно устройство для обработки отверстий - сверло (SU 1313586 A1, 30.05.1987), на корпусе которого расположены направляющие элементы с механизмами изменения их вылета и сменная твердосплавная пластина с механизмом регулирования ее вылета.
Известно устройство для обработки отверстий - сверлильная головка для глубокого сверления (RU 2090315 C1, 20.09.1997), содержащая корпус с закрепленными на нем направляющими, сменную твердосплавную режущую пластину и средство регулирования ее вылета,
Известно устройство для обработки отверстий - головка для глубокого сверления (RU 2345870 C1, 10.02.2009), содержащая периферийную и другие режущие пластины, расположенные на различном расстоянии от оси сверла, и две направляющие пластины, установленные на периферии головки. Для снижения износа режущих и направляющих пластин и улучшения точности расположения обрабатываемого отверстия центральный угол между направляющими пластинами выбран равным 100-110°, а соотношение суммарной длины режущих кромок, расположенных со стороны периферийной пластины, суммарной длины режущих кромок пластин, расположенных с противоположной стороны, и угла установки режущих пластин одной стороны головки относительно другой выбрано по расчетным зависимостям.
Общим недостатком всех известных устройств, рассмотренных выше, является то, что в них заданный размер устанавливается перед обработкой отверстий и в процессе резания не корректируется. Не корректируется также и увод оси инструмента от заданной оси отверстия, так как отсутствует возможность управления осью отверстия в процессе резания.
Известно также устройство для обработки отверстий (RU 44072 U1, 27.02.2005), содержащее резцовую головку, снабженную устройством перемещения резца в радиальном направлении от привода, вход схемы управления которого через преобразователь подключен к выходу системы числового программного управления (ЧПУ). Это устройство позволяет изменять размер и форму отверстия в процессе его обработки в соответствии с заданной программой ЧПУ, перемещая резец в радиальном направлении. Передача движения от привода к резцу осуществляется через штангу, проходящую внутри полости стебля. Длина штанги превышает глубину сверления.
Недостатком такого устройства является то, что в процессе резания при уводе оси резцовой головки от оси заданного отверстия невозможно определить величину этого увода и тем более скорректировать его, а связь привода радиального перемещения резца с самим резцом через длинную штангу способствует увеличению указанного увода вследствие недостаточной жесткости этой штанги.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является устройство для сверления или растачивания отверстия (US 7824135, 02.11.2010), содержащее установленную на борштанге посредством узла соединения резцовую головку с режущей частью, установленной с возможностью перемещения в радиальном направлении, и систему управления радиальным перемещением режущей части, вход которой имеет возможность подключения к выходу системы ЧПУ. Устройство содержит датчик контроля разностенности обрабатываемой детали, имеющий возможность соединения с входом системы ЧПУ и установленный на каретке с возможностью перемещения по направляющей вдоль детали.
Наличие датчика контроля разностенности обрабатываемой детали, имеющего возможность соединения с входом системы ЧПУ, позволяет вводить в систему ЧПУ параметры разностенности обрабатываемой детали, что необходимо для повышения точности корректировки радиального перемещения резца в процессе обработки.
Однако, для обеспечения требуемой точности обработки необходимо синхронизировать перемещение резцовой головки и каретки с датчиком контроля разностенности обрабатываемой детали, а для работы датчика необходимо обеспечить подвод акустической контактной жидкости, что усложняет конструкцию устройства и его эксплуатацию.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение удобства его эксплуатации за счет обеспечения синхронного перемещения резцовой головки и датчика контроля разностенности обрабатываемой детали без использования дополнительных элементов и использования подаваемой к резцовой головке смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в качестве акустической контактной жидкости для работы датчика контроля разностенности.
Поставленная задача решается за счет усовершенствования устройства для сверления или растачивания отверстия, содержащего установленную на борштанге посредством узла соединения резцовую головку с режущей частью, установленной с возможностью перемещения в радиальном направлении, и систему управления радиальным перемещением режущей части, вход которой имеет возможность подключения к выходу системы ЧПУ, и имеющий возможность соединения с входом системы ЧПУ датчик контроля разностенности обрабатываемой детали.
Это усовершенствование заключается в том, что датчик контроля разностенности установлен на наружной поверхности узла соединения борштанги с резцовой головкой.
Такое конструктивное выполнение устройства позволяет обеспечить синхронное перемещение датчика контроля разностенности вместе с резцовой головкой и обеспечить возможность использования подаваемой к резцовой головке СОЖ в качестве акустической контактной жидкости для работы датчика контроля разностенности, что упрощает конструкцию устройства и повышает удобство его эксплуатации.
Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображена схема заявляемого устройства в варианте устройства для сверления осевого отверстия с прямолинейной осью в цилиндрической заготовке, при схеме сверления с вращением инструмента и детали, на фиг. 2 - выносной элемент А фиг. 1.
Заявляемое устройство для сверления или растачивания отверстия содержит установленную на борштанге 1 посредством узла 2 соединения резцовую головку 3 с режущей частью 4. Режущая часть 4 установлена с возможностью перемещения в радиальном направлении. Устройство содержит систему 5 управления радиальным перемещением режущей части 4, вход которой имеет возможность подключения к выходу системы 6 ЧПУ. С входом системы 6 ЧПУ соединен датчик 7 контроля разностенности обрабатываемой детали 8. Датчик 7 контроля разностенности установлен на наружной поверхности узла соединения 2 борштанги 1 с резцовой головкой 3. Датчик 7 контроля разностенности детали 8 состоит из толщиномера и вычислительного модуля, определяющего разностенность детали 8 при ее обороте в процессе сверления. Позицией 9 обозначен преобразователь, позицией 10 - схема передачи управляющих сигналов на узел 11 радиального перемещения режущей части 4, позицией 12 обозначены направляющие резцовой головки 3.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
В процессе сверления при осевой подаче резцовой головки 3 датчик 7 контроля разностенности детали 8, установленный на наружной поверхности узла соединения 2 борштанги 1 с резцовой головкой 3, перемещается вместе с резцовой головкой 3. При этом в качестве акустической контактной жидкости для работы датчика 7 контроля разностенности используется СОЖ, подаваемая к резцовой головке 3, что упрощает конструкцию устройства и повышает удобство его эксплуатации.
При непрерывном замере разностенности получаемой детали 8 при ее вращении в процессе обработки создается массив данных разностенности, связанный с угловым положением детали 8 относительно изначально заданного «нулевого» углового положения. Таким образом, в системе 6 ЧПУ в каждый момент времени имеются значения углового положения точки на поверхности детали 8, в направлении которой необходимо провести управляемое смещение режущей части 4, величины смещения и значения углового положения режущей части 4. Исходя из этих значений, система 6 ЧПУ производит вычисление величины перемещения режущей части 4 таким образом, чтобы на каждом обороте резцовой головки 3 относительно детали 8 режущая часть обрабатывала смещенное в требуемом направлении отверстие. При этом система 6 ЧПУ подает соответствующие сигналы через преобразователь 9 и схему 10 передачи управляющих сигналов на узел 11 для перемещения режущей части 4 на необходимую величину (определяется программой системы 6 ЧПУ). При продолжении сверления направляющие 12 переходят в смещенное отверстие и центрируют в нем резцовую головку 3, которая продолжает обработку отверстия в соответствии с заданными параметрами.
При дальнейшей обработке отверстия в случае возникновения нового увода цикл работы устройства повторяется аналогично вышеописанному.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет упростить конструкцию устройства и повысить удобство его эксплуатации за счет обеспечения синхронного перемещения датчика контроля разностенности обрабатываемой детали и резцовой головки без использования дополнительных элементов и обеспечения возможности использования подаваемой к резцовой головке СОЖ в качестве акустической контактной жидкости для работы датчика контроля разностенности.