ДЕФОРМИРУЮЩЕ-РЕЖУЩАЯ ПРОТЯЖКА
STRAINING-CUTTING DRAWING

Изобретение относится к металлообработке, в частности к способу поверхностного пластического деформирования, совмещенного с резанием, и может быть использовано при обработке отверстий изделий широкой номенклатуры, главным образом в сборочных узлах многослойных соединений с изменяющейся толщиной стенки.
Известна конструкция монолитного дорна [1].
Недостатком данной конструкции является невозможность обработки отверстий в сборочных узлах многослойных соединений с изменяющейся толщиной стенки, т.к. после обработки наблюдается неравномерность точности по глубине отверстий, которая появляется вследствие разности физико-механических свойств обрабатываемых материалов и неравномерности стенки отверстия.
Известна конструкция деформирующе-режущей протяжки [2]. Протяжка содержит последовательно расположенные деформирующие, режущие и выглаживающие элементы с заборными и обратными конусами с углами заборных конусов соответственно деформирующих и выглаживающих элементов. Протяжка снабжена центрирующими элементами в количестве не менее 2-х с диаметром, равным режущим элементам, и одним направляющим элементом, при этом количество режущих элементов выбрано равным не менее 4-х, а каждый режущий элемент выполнен с превышением размера предыдущего на 0,01 диаметра, а последующие выглаживающие элементы выполнены по максимальному допускаемому размеру обрабатываемого отверстия в количестве не менее 2-х.
Недостатком данной конструкции является невысокая технологичность конструкции в изготовлении вследствие большого количества деформирующих, режущих и выглаживающих элементов, а также низкая производительность обработки из-за большой длины инструмента.
Поставленная задача состоит в том, чтобы получить высокоточное отверстие в многослойном сборочном узле, включающем материалы с разными физико-механическими свойствами и имеющими неравномерность толщины стенки, а также повысить технологичность протяжки, сократить длину инструмента и повысить производительность обработки.
Поставленная задача достигается тем, что деформирующе-режущая протяжка состоит из последовательно расположенных деформирующего элемента с заборным и обратным конусами, режущего зуба и хвостовика, при этом режущий зуб расположен в области обратного конуса деформирующего элемента и выполнен с диаметральным размером, обеспечивающим чистовую обработку отверстия за счет удаления объема упруго восстановившегося металла.
На фиг.1 представлена конструкция инструмента, на фиг.2 - схема обработки отверстия сборочного узла, на фиг.3 - результаты обработки отверстия в сборочном узле дорном, на фиг.4 - результаты обработки отверстия в сборочном узле деформирующе-режущей протяжкой.
1
1
упр
к
к
a
a
Предлагаемый инструмент состоит из последовательно расположенных деформирующего элемента 1, режущего зуба 2 и хвостовика 3. Деформирующий элемент имеет заборный конус α, и обратный конус β. Значения углов конусов выбираются из интервала α=2÷4°, β=4÷10°. Режущий зуб расположен в области обратного конуса деформирующего элемента и выполнен с диаметральным размером, обеспечивающим окончательную обработку отверстия за счет удаления металла из области его упругого восстановления U. В предлагаемой конструкции отсутствуют выглаживающие зубья, т.к. режущий зуб выполняет их функцию. Припуск на резание при обработке нескольких деталей из материалов с разными физико-механическими свойствами назначают исходя из наибольшего коэффициента упругого восстановления. Для того чтобы стружка размещалась в стружечной канавке между деформирующим элементом и режущим зубом с зазором, длину обратного конуса l определяют из соотношения: l=(2··f)/h, где  - припуск на резание; l - длина обрабатываемого отверстия; h - высота режущего зуба. Режущий зуб является острозаточенным, углы при вершине выбираются исходя из условия достижения заданной точности диаметрального размера и свойств обрабатываемых материалов, передний угол выбирают из интервала γ=5÷20°, задний угол α=2÷3°. Хвостовик инструмента имеет расточку, которая выполнена в конструктивном исполнении, обеспечивающем надежное центрирование протяжки с присоединяемым силовым устройством станка 4, благодаря чему повышается надежность и обеспечивается автоматизация технологического процесса.
∂
упр
Предлагаемый инструмент работает следующим образом. Под действием осевой силы P деформирующий элемент производит пластическое деформирование слоев металла, после выхода деформирующего элемента из зоны контакта под влиянием внутренних упругих сил U происходит частичное восстановление металла. Вследствие разности физико-механических свойств обрабатываемых деталей 5, 6 и 7 (фиг.2) степень восстановления металлов будет различной, поэтому для обеспечения точности обработки, восстановившиеся слои металла удаляются режущим зубом, что обеспечивает равномерность точности отверстия по глубине.
<mrow><mo>∅</mo><msubsup><mrow><mn>3,5</mn></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>0,0051</mn></mrow><mrow><mo>+</mo><mn>0,0057</mn></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mo>∅</mo><msubsup><mrow><mn>3,5</mn></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>0,0051</mn></mrow><mrow><mo>+</mo><mn>0,0057</mn></mrow></msubsup></mrow>
1
2
3
1
2
3
a
Были проведены работы по исследованию точности отверстия сборочного узла
под штифт. Исследования точности проводились статистическим методом на выборке заготовок в количестве 20 штук, в которых были предварительно просверлены отверстия, измерения проводились после отделочной обработки в трех сечениях по глубине отверстия. После обработки отверстия дорном наблюдалась неравномерность точности диаметрального отверстия по глубине d<d<d, т.к. наибольшее восстановление металла было в среднем сечении. После обработки отверстия предлагаемым инструментом точность отверстия по глубине сохраняется d≈d≈d и соответствует
, чистота поверхности R=0,32 мкм. В таблице 1 приведены результаты обработки экспериментальных данных обработки отверстия дорном, в таблице 2 после обработки деформирующе-режущей протяжкой.
Таблица 1
Статистические параметры обработки отверстий дорном
Параметры
После обработки дорном
d<sub>1</sub>
D<sub>2</sub>
d<sub>3</sub>
Средний диаметр D<sub>cp</sub>, мм
3,499
3,5005
3,5008
Дисперсия выборки ξ
0,00004
0,00001
0,00001
Среднее квадратическое отклонение, σ
0,00607
0,00308
0,00366
Таблица 2
Статистические параметры обработки отверстий деформирующе-режущей протяжкой
Параметры
После обработки дорном
d<sub>1</sub>
d<sub>2</sub>
d<sub>3</sub>
Средний диаметр D<sub>cp</sub>, мм
3,457
3,432
3,431
Дисперсия выборки ξ
0,00183
0,00001
0,00008
Среднее квадратическое отклонение, σ
0,04275
0,00232
0,00894
В результате проведения приемно-сдаточных испытаний сборочных узлов со штифтовым соединением, в котором отверстие было обработано дорном, было выявлено снижение несущей способности соединения, т.к. из-за неравномерности точности отверстия по глубине произошло уменьшение площади контакта поверхности отверстия и штифта 8 (фиг.3). В то же время при испытаниях сборочных узлов, в которых отверстия были обработаны предлагаемой деформирующе-режущей протяжкой, наблюдалось увеличение несущей способности штифтового соединения, из-за равномерности точности диаметрального размера отверстия и увеличения площади контакта поверхности отверстия и штифта (фиг.4), что соответствовало предъявляемым техническим требованиям к сборочному узлу.
Таким образом, техническим результатом применения предлагаемого изобретения является повышение точности и равномерности диаметральных размеров отверстий по глубине при обработке сборочных узлов. Режущий зуб протяжки кроме своей основной выполняет функцию выглаживания, поэтому в предлагаемой конструкции от выглаживающих зубьев удалось отказаться, благодаря чему упрощается конструкция инструмента и повышается его технологичность. Кроме этого за счет сокращения числа деформирующих и режущих элементов сокращается длина протяжки, что повышает производительность обработки.
Источники информации
1. Проскуряков Ю.Г., Романов В.Н., Исаев А.Н. Объемное дорнование отверстий. - М.: Машиностроение, 1984, стр.188.
2. Патент РФ 2380202, МПК B23D 43/02. Деформирующе-режущая протяжка / Р.Т. Тазеев, Т.Г. Гареев; заявитель и патентообладатель ОАО «КамА3-Дизель». №2008117554/02; заявл. 30.04.08; опубл. 27.01.10, Бюл.№3; ил.