RU2388579C2 - Многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат - Google Patents
Многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388579C2 RU2388579C2 RU2008118783/02A RU2008118783A RU2388579C2 RU 2388579 C2 RU2388579 C2 RU 2388579C2 RU 2008118783/02 A RU2008118783/02 A RU 2008118783/02A RU 2008118783 A RU2008118783 A RU 2008118783A RU 2388579 C2 RU2388579 C2 RU 2388579C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- guides
- cutting
- tool
- hole
- cutting tool
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
Abstract
Инструмент содержит корпус, хвостовик и рабочую часть с твердосплавными режущими элементами, имеющими на лезвиях направляющие фаски, направляющие, центральное отверстие и каналы для подвода СОЖ в зону резания. Для повышения качества обрабатываемого отверстия направляющие выполнены в виде упругих призматических элементов, предназначенных для обеспечения диаметрального натяга в пределах 0,6÷1 мм при отношении суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента в диапазоне 20÷28 мм. При этом направляющие фаски на лезвиях режущих элементов выполнены длиной 12÷20 мм и шириной 0,1÷0,8 мм. В корпусе могут быть выполнены дополнительные отверстия для подвода СОЖ к направляющим. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к механической обработке металлов резанием, в частности для обработки внутреннего отверстия длинномерных прессованных гильз из титана и сплавов на его основе, а также нержавеющих коррозионно-стойких сталей и других сплавов, предел прочности которых σв>500 МПа, для снятия внутреннего дефектного слоя при соотношении глубины обрабатываемого отверстия - L/D до 120, которые используются в трубопрокатном производстве в качестве заготовки под прокат.
Внутренняя поверхность прессованных гильз имеет дефектный слой с рядом несовершенств, таких как надрывы и глубокие риски. Кроме того, прессованная гильза имеет конусность и некруглость. Твердость поверхностного слоя прессованных гильз значительно превышает твердость основного металла гильзы и потому припуск удаляемого поверхностного слоя, например, для титана и сплавов на его основе может достигать величины до 3 мм (подкорковая обработка).
Для механической обработки глубоких отверстий часто используется способ вытяжного растачивания (способ глубокого растачивания на растяжение), при котором инструменту сообщают осевую подачу, а заготовке - вращение. Растачивание производят с помощью режущего многолезвийного инструмента, закрепленного на конце стебля, при этом инструмент базируется или на обработанную, или на обрабатываемую поверхность с отводом стружки из зоны резания с помощью потока СОЖ [И.Б.Шендеров, «Модель формообразования отверстия при растачивании». Вестник машиностроения. 1998 г., №3, с.22].
Известен многолезвийный инструмент, работающий по методу вытяжного растачивания и содержащий корпус, хвостовик и рабочую часть с твердосплавными режущими элементами, с центральным отверстием и окнами для подвода СОЖ в зону резания, с передними и задними направляющими [Н.Ф.Уткин и др. «Обработка глубоких отверстий». Л., «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1988 г., с.26-30, с.254-256].
Недостатком данного инструмента является наличие задней направляющей, затрудняющей сход сливной стружки, что ухудшает условия ее удаления из зоны резания. Исключение же задней направляющей ухудшает условия центрирования заготовки и инструмента во время обработки, что снижает виброустойчивость системы СПИД (Станок - Приспособление - Инструмент - Деталь), точность обработки и уменьшает шероховатость внутренней поверхности.
Наиболее близким к заявляемому является многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат из циркония и сплавов на его основе, содержащий корпус, хвостовик и рабочую часть с твердосплавными режущими элементами, с направляющими в виде шариков с упругими элементами, центральное отверстие с каналами для подвода смазывающей охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания, при этом на лезвиях режущих элементов инструмента выполнены направляющие фаски длиной p - 2,0÷5,0 мм и шириной f - 0,6÷2,0 мм (RU 2138370, опубл. 27.09.99, Бюл. №27).
Недостатком данного многолезвийного инструмента является пониженная жесткость системы СПИД при обработке материалов с высокими механическими свойствами, таких как титан и его сплавы, а также нержавеющие коррозионно-стойкие стали и другие сплавы, предел прочности которых σв>500 МПа, что приводит к образованию огранки на внутренней поверхности обрабатываемого отверстия.
Существенным недостатком прототипа является то, что направляющие выполнены в виде шариков с упругими элементами, имеющими точечный контакт с необработанной поверхностью. Хотя они и производят центровку многолезвийного инструмента относительно обрабатываемого отверстия, но не обеспечивают необходимую жесткость системы СПИД при обработке прочных материалов с σв>500 МПа.
Еще одним недостатком является приваривание и налипание титанового сплава на контактируемые с ним поверхности режущего инструмента. При срыве налипшего титанового сплава сходящей стружкой периодически вырываются частицы твердого сплава, которые изменяют геометрические параметры резца, что понижает его стойкость и увеличивает шероховатость обработанной поверхности.
Заявляемое изобретение решает задачу повышения качества обрабатываемого отверстия при растачивании материалов с пределом прочности σв>500 МПа, таких как титан и его сплавы, а также нержавеющих коррозионно-стойких сталей и других сплавов, за счет обеспечения виброустойчивости системы СПИД и, как следствие, ликвидации огранки, снижения шероховатости и повышения точности обрабатываемого отверстия.
Для получения такого технического результата в многолезвийном режущем инструменте для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат, содержащем корпус, хвостовик и рабочую часть с твердосплавными режущими элементами, имеющими на лезвиях направляющие фаски, направляющие, центральное отверстие и каналы для подвода смазывающей охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания, направляющие выполнены в виде упругих, призматических элементов, предназначенных для обеспечения диаметрального натяга в пределах 0,6÷1 мм при отношении суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента в диапазоне S/D=20÷28 мм, при этом направляющие фаски на лезвиях режущих элементов выполнены длиной 12÷20 мм и шириной 0,1÷0,8 мм.
В корпусе могут быть выполнены дополнительные отверстия для подвода СОЖ к направляющим элементам.
Отличие заявляемого многолезвийного инструмента от наиболее близкого аналога выражается в совокупности следующих признаков: направляющие выполнены в виде упругих призматических элементов, предназначенных для обеспечения диаметрального натяга в пределах 0,6÷1 мм при отношении суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента в диапазоне S/D=20÷28 мм, при этом направляющие фаски на лезвиях режущих элементов выполнены длиной 12÷20 мм и шириной 0,1÷0,8 мм.
Выполнение направляющих в виде упругих призматических элементов, в отличие от шариков по прототипу, позволяет обеспечить более плотный контакт с обрабатываемой поверхностью, что необходимо при растачивании заготовок из таких материалов, как титан и его сплавы, а также нержавеющих коррозионно-стойких сталей и сплавов, и тем самым повысить жесткость системы СПИД.
Диаметральный натяг направляющих в заявляемых пределах в совокупности с заявляемым соотношением суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента способствует обеспечению необходимой устойчивости системы СПИД при обработке таких материалов, как титан и его сплавы, а также нержавеющие коррозионно-стойкие стали и другие сплавы, предел прочности которых σв>500 МПа.
Указанный диапазон диаметрального натяга объясняется тем, что натяг менее 0,6 мм способствует образованию огранки (начало формирования), а натяг более чем 1 мм увеличивает трение между направляющими и обрабатываемой поверхностью, увеличивает момент сопротивления резанию.
Соотношение суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента в диапазоне S/D=20÷28 мм обусловлено тем, что
- при отношении S/D<20 мм и диаметральном натяге направляющих, равном 0,6 мм, наблюдается резко выраженная огранка, которая обусловлена значительным падением жесткости системы СПИД и возникновением поперечных колебаний режущего инструмента;
- при отношении S/D<20 мм и диаметральном натяге направляющих, равном 1 мм, наблюдается видимые следы процесса начала образования огранки, что также говорит о пониженной жесткости системы СПИД;
- при отношении S/D>28 мм и диаметральном натяге направляющих, равном 1 мм, наблюдаются отсутствие огранки, однако, резко возрастает момент сопротивления резанию и повышенный износ направляющих, что приводит к низкой их стойкости;
- при отношении S/D>28 мм и диаметральном натяге направляющих, равном 0,6 мм, огранка отсутствует, но при дальнейшем увеличении соотношения S/D>28 мм растет момент сопротивления резанию и увеличивается износ направляющих элементов.
Направляющие фаски на режущих элементах служат для создания направления и устойчивого положения инструмента во время работы.
Направляющие фаски воспринимают усилия, возникающие вследствие переменной глубины резания из-за биения предварительного отверстия. Уменьшение их длины до менее 12 мм может привести к поперечным вибрациям инструмента во время обработки с образованием огранки на обработанной поверхности. Увеличение длины до более 20 мм, хотя и улучшает условия центровки, но приводит к дополнительному трению, возрастанию момента сопротивления резанию и крутильных колебаний инструмента, к налипанию и привариванию обрабатываемого материала к режущему инструменту, особенно при больших значениях отношения L/D, так как инструмент в этом случае обладает пониженной жесткостью на кручение, что увеличивает шероховатость, отрицательно влияя на качество поверхности.
Уменьшение ширины направляющих ленточек на лезвиях режущих элементов до величины 0,1÷0,8 мм, по сравнению с прототипом объясняется тем, что при обработке таких материалов, как титан и его сплавы, а также нержавеющих коррозионно-стойких сталей и других материалов, предел прочности которых σв>500 МПа, происходит приварка и налипание обрабатываемого материала на контактируемые поверхности режущего инструмента. При срыве налипшего материала сходящей стружкой периодически вырываются частицы твердого сплава, и тем самым уменьшается стойкость твердосплавного инструмента и увеличивается шероховатость обработанной поверхности.
Для компенсации потери устойчивости инструмента за счет уменьшения ширины направляющей фаски увеличена длина направляющей фаски до величины 12÷20 мм.
Ширина направляющей фаски менее 0,1 мм сильно ослабляет вершину режущего лезвия и приводит к сколу вершины твердосплавной пластины.
При ширине направляющей фаски более 0,8 мм происходит налипание обрабатываемого материала на режущую кромку, что приводит к вырыванию частиц твердого сплава и снижает стойкость режущих пластин, увеличивает шероховатость обработанной поверхности.
Таким образом, выполнение направляющих фасок на режущих элементах в заявляемых пределах длины и ширины также обеспечивает необходимую жесткость системы СПИД при обработке, исключает образование огранки, улучшает шероховатость и точность обработанной поверхности.
Дополнительные отверстия для подвода СОЖ к направляющим обеспечивают охлаждение и смазку, уменьшают трение между контактируемыми поверхностями и тем самым повышают стойкость направляющих.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, приведенными на фиг.1, 2, 3. На Фиг.1 представлен общий вид режущего инструмента, на фиг.2 - то же, сечение А-А, на фиг.3 - то же, сечение Б-Б.
Инструмент (зенкер) состоит из корпуса 1, хвостовика 2 и рабочей части 3 с твердосплавными режущими элементами 4. Хвостовик 2 с резьбовым концом 5 и конусом 6 служит для соосного соединения многолезвийного инструмента (зенкера) со стеблем. Направляющие 7 выполнены из полиуретана марки СКУ-7Л по ТУ 84-404-78.
Диаметр описанной окружности по выступающим частям направляющих больше диаметра обрабатываемого отверстия на величину 0,6÷1 мм при отношении суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента в диапазоне S/D=20÷28 мм. Для подвода СОЖ в зону резания в корпусе 1 выполнено центральное отверстие 8 с окнами 9, подающими СОЖ к каждому режущему элементу 4, и отверстиями 10 для подачи СОЖ к каждой направляющей 7. На режущих элементах 4 для направления и центрирования инструмента во время его работы выполнены направляющие фаски 11 длиной p - 12÷20 мм и шириной f - 0,1÷0,8 мм.
Инструмент работает следующим образом.
До начала обработки заготовку в виде гильзы закрепляют в двух самоцентрирующихся патронах, находящихся на концах шпинделя станка, соединенного с приводом вращения. Стебель, соединенный с устройством осевой подачи и сцентрированный с заготовкой с помощью неподвижного люнета, вводят внутрь обрабатываемого отверстия гильзы. Соосное соединение стебля с инструментом осуществляют с помощью направляющего конуса 6 и резьбового хвостовика 5. Посредством осевой подачи инструмента в направлении рабочего хода, переднюю направляющую 7 вводят в соприкосновение с обрабатываемым отверстием. Так как диаметр описанной окружности направляющих 7 больше диаметра обрабатываемого отверстия, то упругий ход направляющих 7 обеспечивает центрирование инструмента по необработанной поверхности. Далее включают подачу СОЖ, привод вращения заготовки, осевую подачу инструмента и осуществляют процесс обработки внутреннего диаметра гильзы. В процессе работы направляющие фаски 11 на лезвиях твердосплавных режущих элементов, опираясь на обработанную поверхность, центрируют и направляют режущий инструмент, повышая его виброустойчивость, и позволяют вести процесс обработки без вибрации и огранки с низкой шероховатостью Ra -1 мкм и высокой точностью полученного отверстия. После окончания процесса инструмент отсоединяют от стебля, устанавливают новую заготовку и процесс повторяют.
Таким образом, конструктивные особенности: заявляемая форма выполнения направляющих и их диаметральный натяг при заявляемом соотношении суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента, а также направляющие фаски в заявляемом интервале их длины и ширины, способствуют выполнению поставленной технической задачи, а именно: обеспечить виброустойчивость системы СПИД, исключить огранку внутреннего отверстия, снизить шероховатость и повысить точность обрабатываемого отверстия.
Пример 1.
Удаление поверхностного слоя внутреннего отверстия методом вытяжного растачивания проводили на заготовке из титанового сплава ПТ-7М с механическими свойствами:
- предел прочности σв- 620 МПа;
- предел текучести σ0,2- 210 МПа;
- относительное удлинение δ - 20%.
Геометрические размеры заготовки:
- наружный диаметр D - 75 мм;
- внутренний диаметр d -55 мм;
- длина заготовки L - 2600 мм;
Режимы обработки:
- глубина резания t - 1 мм;
- подача s - 1,2 мм/об;
- число оборотов шпинделя n - 200 об/мин.
Характеристика многолезвийного режущего инструмента (зенкера). Режущие пластины из твердого сплава ВК8:
- количество режущих элементов - 6 шт.;
- длина направляющей фаски p - 18 мм;
- ширина направляющей фаски f - 0,5 мм.
Характеристика направляющих:
- количество направляющих - 3 шт.;
- отношение суммарной площади контакта призматических направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента S/D=21 мм, при длине направляющих 24 мм и их ширине 20,7 мм.
Пример 2.
Удаление поверхностного слоя внутреннего отверстия методом вытяжного растачивания проводили на заготовке из нержавеющего коррозионно-стойкого сплава марки 12Х18Н10Т с механическими свойствами:
- предел прочности σв- 520 МПа;
- предел текучести σ0,2 - 200 МПа;
- относительное удлинение δ - 40%.
Геометрические размеры заготовки:
- наружный диаметр D - 70 мм;
- внутренний диаметр d - 44 мм;
- длина заготовки L - 2800 мм;
Режимы обработки:
- глубина резания t - 0,75 мм;
- подача s - 1,42 мм/об;
- число оборотов шпинделя n - 315 об/мин.
Характеристика многолезвийного режущего инструмента (зенкера). Режущие пластины из твердого сплава ВК8:
- количество режущих элементов - 6 шт.;
- длина направляющей фаски p - 18 мм;
- ширина направляющей фаски f - 0,5 мм.
Характеристика направляющих:
- количество направляющих - 3 шт.;
- отношение суммарной площади контакта призматических направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента S/D=27 мм, при длине направляющих 24 мм и их ширине 20,7 мм.
Удаление стружки проводилось через обработанную поверхность в направлении, противоположном подаче инструмента. Подачу СОЖ в зону резания проводили с целью охлаждения зоны резания по центральному отверстию 8 и окнам 9, а также для охлаждения и смазки направляющих через отверстия 10.
На ОАО ЧМЗ были опробованы процессы обработки внутреннего отверстия гильз из титановых сплавов ВТ1-0, ВТ1-1, ПТ-1М, ПТ-7М и нержавеющих сталей марок 08Х18Н10Т, 17Х18Н9, 10Х17Н13М2Т с изменением заявляемых параметров, оговоренных в формуле. Процесс обработки гильз протекает без видимых вибраций и огранки при соблюдении всех требований к качеству, геометрии и шероховатости обработанного отверстия.
Claims (2)
1. Многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат, содержащий корпус, хвостовик и рабочую часть с твердосплавными режущими элементами, имеющими на лезвиях направляющие фаски, направляющие, центральное отверстие и каналы для подвода смазывающей охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания, отличающийся тем, что направляющие выполнены в виде упругих призматических элементов, предназначенных для обеспечения диаметрального натяга в пределах 0,6÷1 мм при отношении суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента в диапазоне S/D=20÷28 мм,
где S - суммарная площадь контакта направляющих с обрабатываемой поверхностью, мм2;
D - диаметр режущего инструмента, мм;
при этом направляющие фаски на лезвиях режущих элементов выполнены длиной 12-20 мм и шириной 0,1-0,8 мм.
где S - суммарная площадь контакта направляющих с обрабатываемой поверхностью, мм2;
D - диаметр режущего инструмента, мм;
при этом направляющие фаски на лезвиях режущих элементов выполнены длиной 12-20 мм и шириной 0,1-0,8 мм.
2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что в корпусе выполнены дополнительные отверстия для подвода СОЖ к направляющим.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008118783/02A RU2388579C2 (ru) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008118783/02A RU2388579C2 (ru) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008118783A RU2008118783A (ru) | 2009-11-20 |
RU2388579C2 true RU2388579C2 (ru) | 2010-05-10 |
Family
ID=41477556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008118783/02A RU2388579C2 (ru) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2388579C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503523C2 (ru) * | 2011-10-04 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления |
-
2008
- 2008-05-12 RU RU2008118783/02A patent/RU2388579C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник инструментальщика, ред. Ординарцев И.А. - Л.: Машиностроение, 1987, с.396, рис.10.20. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503523C2 (ru) * | 2011-10-04 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008118783A (ru) | 2009-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2556663C (en) | Twist drill | |
US20080152445A1 (en) | Reaming tool and a process for manufacturing such reaming tool | |
CA2882855C (en) | Single-lip drill | |
KR20110103066A (ko) | 자동차 항공부품 정밀공차홀 가공용 드릴 리머공구 | |
Sasahara et al. | Helical feed milling with MQL for boring of aluminum alloy | |
CN102294569A (zh) | 小直径薄壁深孔高精度零件的加工工艺及其专用磨削工具 | |
Bezerra et al. | Effects of machining parameters when reaming aluminium–silicon (SAE 322) alloy | |
JP2006055965A (ja) | 低加工硬化超硬ドリル | |
US7090448B2 (en) | Tool holder assembly | |
TWI830826B (zh) | 旋轉切削刀具、旋轉切削單元以及旋轉切削方法 | |
WO2013038565A1 (ja) | インデキサブル式ドリルのドリル本体およびその製造方法 | |
RU2388579C2 (ru) | Многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат | |
JP2013111735A (ja) | 深穴加工方法 | |
JP2007007809A (ja) | 低加工硬化超硬ドリル | |
JP2008254107A (ja) | リーマ | |
JP5256240B2 (ja) | リーマを用いた工作物の加工方法 | |
US20200254533A1 (en) | Single-lip deep-hole drill with a chamfered rake face | |
US5967707A (en) | Short-hole drill bit | |
KR100990171B1 (ko) | 난삭재의 고속가공용 트위스트 드릴 리머 | |
CN112351852B (zh) | 深孔钻、以及用于生产深孔钻的方法 | |
JP2009050994A (ja) | 穴加工工具 | |
Harshith et al. | Investigations into surface integrity and cylindricity error during peck drilling of aerospace alloy using graphite, MOS2 and blasocut lubricant | |
JP2007007808A (ja) | 低加工硬化超硬ドリル | |
JPH0866715A (ja) | 高平滑な外表面を有する線・棒材の製造方法 | |
JP2006231468A (ja) | 非鉄金属加工用ドリル |