UA82488C2

UA82488C2 - Boring head

Info

Publication number: UA82488C2
Application number: UAA200501682A
Authority: UA
Inventors: Иван Михайлович Буюкли; Тигран Герасимович Джугурян; Вадим Дмитриевич Иоргачов; Павел Адамович Линчевский
Original assignee: Иван Михайлович Буюкли; Тигран Герасимович Джугурян; Вадим Дмитриевич Иоргачов; Павел Адамович Линчевский
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2008-04-25

Abstract

A boring head contains a housing, in grooves of which cutting and guiding elements are installed with possibility of radial displacement and interaction with each other through the spring-loaded wedge elements. For improvement of the quality of machining holes each cutting element is installed with possibility of simultaneous contact by bearing wedge surface through the rolling contact with lateral wedge surface of the guiding element, which is located in to adjacent groove in front in the direction of rotation of the boring head.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до металообробки і може бути використаний при розточуванні глибоких точних отворів 2 великих діаметрів в деталях з труднооброблюваних матеріалів.The invention relates to metalworking and can be used for boring deep precise holes of 2 large diameters in parts made of difficult-to-machine materials.

Відомо, що при обробці глибоких отворів використовуються розточувальні головки забезпечені двохрізцевим плаваючим блоком (розгорткою) і опорними спрямовуючими елементами.It is known that when processing deep holes, boring heads equipped with a two-cutter floating block (reamer) and supporting guiding elements are used.

Основними недоліками вказаних розточувальних головок є обмежена ріжуча здатність і низька точність, обумовлена розмірним зносом. 70 Ці недоліки частково усунені в конструкції розточувальної головки, яка описана в (авторському свідоцтвіThe main disadvantages of these boring heads are limited cutting ability and low accuracy due to dimensional wear. 70 These shortcomings are partially eliminated in the design of the boring head, which is described in (author's certificate

СРСР Мо 1398999 кл. В23В 29/03, 1986 Бюл. Мо 21. 07.06.89) і є найближчою до тієї, що заявляється.USSR Mo 1398999 cl. В23В 03/29, 1986 Bull. Mo 21. 07.06.89) and is the closest to the one declared.

У цій конструкції число ріжучих елементів дорівнює чотирьом (можливе і більше число), що приблизно в два (і більш - при більшому числі ріжучих елементів) раз підвищує ріжучу здатність. Одночасно в конструкції передбачена автопідналадка розмірного зносу ріжучих елементів, що істотно підвищує точність обробки. 72 Конструктивно вказані переваги досягаються за рахунок розміщення в пазах корпусу розточувальної головки з можливістю радіального переміщення ріжучих і спрямовуючих елементів і взаємодії через підпружинений подвійний клиновий елемент між собою і поверхнями пазів. При цьому компенсація розмірного зносу здійснюється таким чином. Спрямовуючі елементи, відстежуючи зміну діаметрального розміру унаслідок розмірного зносу, радіальне переміщуються до центру розточувальної головки і через подвійні клинові елементи вимушено висувають ріжучі елементи на більший (в межах розмірного зносу) діаметральний розмір обробки.In this design, the number of cutting elements is four (a higher number is possible), which increases the cutting ability by approximately two (and more - with a larger number of cutting elements) times. At the same time, the design provides automatic adjustment of the dimensional wear of the cutting elements, which significantly increases the accuracy of processing. 72 Structurally, the specified advantages are achieved due to placement of the boring head in the grooves of the housing with the possibility of radial movement of the cutting and guiding elements and interaction through a spring-loaded double wedge element between itself and the surfaces of the grooves. At the same time, dimensional wear compensation is carried out as follows. The guiding elements, monitoring the change in the diametrical size as a result of the dimensional wear, move radially to the center of the boring head and through the double wedge elements forcefully advance the cutting elements to a larger (within the dimensional wear) diametrical size of the processing.

Проте, при такому конструктивному виконанні має місце силове замикання як в прямому (спрямовуючий елемент -7 подвійний клиновий елемент -7 ріжучий елемент), так і у зворотному напрямі (ріжучий елемент -- подвійний клиновий елемент -2 спрямовуючий елемент). Тобто, система знаходиться в рівноважному положенні тільки при рівності сил на ріжучому і спрямовуючому елементах і, більш того, система автоматично с самозрівноважується. При зміні зусилля на одному з елементів, наприклад на ріжучому в результаті затуплення, (о) точно таке ж зусилля, у вигляді реакції обробленої поверхні, з'явиться на спрямовуючому елементі. Необхідно відзначити, що при вказаному вирівнюванні зусиль має місце інертність системи і "поріг! спрацьовування, обумовлений силами тертя. В процесі різання, при циклічних коливаннях зусиль на ріжучому елементі (змінні со зр припуск, жорсткість, твердість оброблюваної поверхні, та ін.), що перевищують "поріг" спрацьовування системи, неминуче з'являться автоколивання, амплітуда яких знаходитиметься в межах пружних контактних деформаційв о рухомих з'єднаннях. Тобто, конструкція не є вібростійкою.However, with such a design, power shorting occurs both in the forward direction (directing element -7 double wedge element -7 cutting element) and in the reverse direction (cutting element -- double wedge element -2 guiding element). That is, the system is in an equilibrium position only when the forces on the cutting and guiding elements are equal and, moreover, the system is automatically self-balancing. When the force changes on one of the elements, for example, on the cutting element as a result of blunting, (o) exactly the same force, in the form of a reaction of the machined surface, will appear on the guiding element. It should be noted that with the specified equalization of forces, there is inertia of the system and a "threshold! activation, caused by frictional forces. In the process of cutting, with cyclic fluctuations of forces on the cutting element (variables with allowance, stiffness, hardness of the processed surface, etc.), that exceed the "threshold" of the system activation, self-oscillations will inevitably appear, the amplitude of which will be within the limits of elastic contact deformations of movable connections.That is, the structure is not vibration resistant.

Іншим недоліком є відсутність безпосереднього силового замикання діаметрально розташованих ріжучих ч елементів, що знижує точність діаметрального розміру обробки. ГеAnother disadvantage is the lack of direct power locking of diametrically located cutting elements, which reduces the accuracy of the diametrical processing size. Ge

Наступний недолік конструкції полягає в тому, що повна компенсація розмірного зносу при обробці однієї со деталі неможлива, оскільки подовжнє переміщення подвійного клинового елементу під дією пружини не може бути здійснено через наявність сил тертя, обумовлених натягом в системі. Постійний натяг в системі забезпечується силами різання. Якщо ж зусилля пружини буде більшим, ніж сили тертя в системі, то подвійний клиновий елемент переміститься в осьовому напрямі в крайнє положення і висуне ріжучий елемент не на « 20 "залишкову" величину розмірного зносу (повна величина розмірного зносу спочатку розподіляється приблизно З порівну між ріжучим і спрямовуючими елементами), а на максимально можливу, тобто більшу, ніж необхідний с розмір обробки. Тобто система стане непрацездатною. :з» Вказані недоліки істотно обмежують область застосування відомої розточувальної головки.The next disadvantage of the design is that full compensation of dimensional wear during processing of one part is impossible, since the longitudinal movement of the double wedge element under the action of the spring cannot be carried out due to the presence of frictional forces caused by the tension in the system. Constant tension in the system is provided by cutting forces. If the force of the spring is greater than the friction forces in the system, then the double wedge element will move in the axial direction to the extreme position and push the cutting element out by "20" the "residual" amount of dimensional wear (the full amount of dimensional wear is initially distributed approximately equally between the cutting and guiding elements), and to the maximum possible, i.e. larger than the required processing size. That is, the system will become inoperable. :z» These disadvantages significantly limit the field of application of the known boring head.

Мета винаходу - підвищення якості обробки і технологічних можливостей розточувальної головки. 415 Досягається мета конструктивним виконанням розточувальної головки таким чином, що ріжучі і спрямовуючі со елементи рухомо розміщені в радіальних пазах корпусу з можливістю взаємодії між собою за допомогою клинових елементів. При цьому, кожний ріжучий елемент взаємодіє з іншими ріжучими елементами через кз загальний для всіх ріжучих елементів клиновий елемент і, одночасно, Через автономний клиновий елемент із спрямовуючим елементом, що розміщені в суміжному, по напряму обертання головки, пазу. те 50 При такому виконанні радіальні зусилля різання на ріжучих елементах взаємно компенсуються через (ее) загальний клиновий елемент і не передаються назад на спрямовуючі елементи. Це підвищує діаметральну жорсткість ріжучих елементів і, відповідно, точність обробки, а також виключає виникнення радіальних со автоколивань ріжучих і спрямовуючих елементів в умовах циклічних змін сил різання.The purpose of the invention is to improve the processing quality and technological capabilities of the boring head. 415 The goal is achieved by the design of the boring head in such a way that the cutting and guiding elements are movably placed in the radial grooves of the housing with the possibility of interaction with each other using wedge elements. At the same time, each cutting element interacts with other cutting elements through a wedge element common to all cutting elements and, at the same time, through an autonomous wedge element with a guiding element placed in an adjacent groove in the direction of rotation of the head. te 50 With this design, the radial cutting forces on the cutting elements are mutually compensated through (ee) a common wedge element and are not transmitted back to the guiding elements. This increases the diametral rigidity of the cutting elements and, accordingly, the accuracy of processing, and also excludes the occurrence of radial self-oscillations of the cutting and guiding elements in conditions of cyclic changes in cutting forces.

На фіг.1 зображена запропонована конструкція розточувальної головки з чотирма ріжучими і чотирма спрямовуючими елементами, загальний вигляд; на фіг.4 - розріз А-А фіг.1. Крім того, на фіг2 і З зображені аналогічні поперечні розрізи, відповідно, для випадків двох і трьох комплектів спрямовуючих і ріжучихFigure 1 shows the proposed design of a boring head with four cutting and four guiding elements, general view; Fig. 4 is a section A-A of Fig. 1. In addition, Fig. 2 and C show similar cross-sections, respectively, for the cases of two and three sets of guiding and cutting

ГФ) елементів. При цьому загальні види для цих випадків не представлені. Вони аналогічні загальному вигляду на фиг. 1. о Розточувальна головка містить циліндровий корпус 1, в радіальних пазах якого рухомо встановлені ріжучі 2 во і спрямовуючі З елементи. Кожний ріжучий елемент встановлений з можливістю взаємодії з іншими ріжучими елементами через загальний для всіх ріжучих елементів осьовий клиновий елемент 4 і, одночасно, через автономні клинові елементи 5 із спрямовуючими елементами, розміщеними в суміжному по напряму обертання головки пазах. Осьовий клиновий елемент, автономний клиновий елемент і ріжучі із спрямовуючими елементами підпружинені відповідно пружинами 6,7 і 8. Розточувальна головка забезпечена регулювальними гвинтами 9, ве взаємодіючими із спрямовуючими елементами 3, а також притискними гвинтами 10, взаємодіючими через пружні прокладки 11 і штовхачі 12 з ріжучими елементами 2. Всі вказані гвинти стопоряться через пластичні прокладкиGF) elements. At the same time, general types for these cases are not presented. They are similar to the general view in fig. 1. o The boring head contains a cylindrical body 1, in the radial grooves of which cutting elements 2 and 2 are movably mounted. Each cutting element is installed with the possibility of interaction with other cutting elements through an axial wedge element 4 common to all cutting elements and, at the same time, through autonomous wedge elements 5 with guiding elements placed in adjacent grooves in the direction of rotation of the head. The axial wedge element, autonomous wedge element and cutters with guiding elements are spring-loaded, respectively, by springs 6, 7 and 8. The boring head is equipped with adjusting screws 9 interacting with guiding elements 3, as well as pressing screws 10 interacting through elastic spacers 11 and pushers 12 with cutting elements 2. All specified screws will be locked through plastic spacers

13 стопорними гвинтами 14. Радіальні пази (з міркувань технологічності) виконані відкритими з боку торця корпусу розточувальної головки і геометричне замикаються кришкою 15, яка кріпиться до торця головки гвинтами 16. Автономні клинові елементи 5 виконані у вигляді тіл кочення (можливий варіант виконання у вигляді клина), а клинові опорні поверхні ріжучого і спрямовуючого елементів, з якими вони контактують утворюють гострий кут, менший кута тертя ковзання. Осьовий клиновий елемент 4 виконаний у вигляді валу концентричне розташованого в отворі корпусу розточувальної головки з можливістю осьового переміщення під дією пружини 6 і, при необхідності, додатково за допомогою приводу осьового переміщення (на фіг.не зображений). Робоча частина клинового елементу обмежена усіченою багатогранною (з числом граней рівним 7/0 числу ріжучих елементів) призмою (або конусом) на бічних(ій) поверхнях(і) якої(го) додатково виконані виступи 17 у вигляді клинових ребер із зустрічним по відношенню до призми (конусу) нахилом.13 with locking screws 14. Radial grooves (for reasons of manufacturability) are made open from the end of the body of the boring head and are geometrically closed by a cover 15, which is attached to the end of the head with screws 16. Autonomous wedge elements 5 are made in the form of rolling bodies (a possible variant of execution in the form of a wedge ), and the wedge support surfaces of the cutting and guiding elements, with which they are in contact, form an acute angle smaller than the sliding friction angle. The axial wedge element 4 is made in the form of a concentric shaft located in the hole of the housing of the boring head with the possibility of axial movement under the action of the spring 6 and, if necessary, additionally with the help of an axial movement drive (not shown in the figure). The working part of the wedge element is limited by a truncated polyhedral (with the number of faces equal to 7/0 of the number of cutting elements) prism (or cone) on the side surfaces(s) of which, in addition, projections 17 are made in the form of wedge ribs with opposite to prism (cone) at an angle.

Розточувальна головка працює таким чином.The boring head works like this.

Перед обробкою спрямовуючі і ріжучі елементи настроюються на розмір обробки. Контроль за розміром настройки здійснюється відомими способами, наприклад, за допомогою мікронного індикатора, або іншого 7/5 Вимірювального приладу . Спрямовуючі елементи З настроюються на розмір обробки кожний окремо за допомогою регулювальних гвинтів 9У. Ріжучі елементи 2 спочатку і при переточуваннях виготовляються з ідентичними геометричними розмірами (особливо - уздовж ліній О-О) і на розмір обробки виводяться синхронно за допомогою примусового осьового переміщення клинового елементу 4, яке Через клинове сполучення перетворюється в радіальне переміщення ріжучих елементів.Before processing, the guiding and cutting elements are adjusted to the size of the processing. Control over the size of the setting is carried out by known methods, for example, using a micron indicator, or another 7/5 measuring device. Directional elements Z are adjusted to the size of processing each separately with the help of adjusting screws 9U. Cutting elements 2 are initially and during regrinding made with identical geometric dimensions (especially along the О-О lines) and are brought to the processing size synchronously with the help of forced axial movement of the wedge element 4, which, through the wedge connection, turns into a radial movement of the cutting elements.

Осьове переміщення клинового елементу 4 може здійснюватися будь-яким з відомих приводів малих переміщень (на фіг.не зображений). У випадках, коли такий привід з конструктивних міркувань неможливий, або його вживання ускладнено, можливе конструктивне виконання розточувальної головки з регулювальними гвинтами для ріжучих елементів ідентичних регулювальним гвинтам спрямовуючих елементів. Тоді і настройка на розмір обробки ріжучих і спрямовуючих елементів буде також ідентичною, але з урахуванням напряму дії с г Зусилля пружини 7.The axial movement of the wedge element 4 can be carried out by any of the known drives of small movements (not shown in the figure). In cases where such a drive is impossible for structural reasons, or its use is difficult, a boring head with adjusting screws for cutting elements identical to the adjusting screws of the guiding elements is possible. Then the adjustment for the processing size of the cutting and guiding elements will also be identical, but taking into account the direction of action c g Spring force 7.

Налаштовану на розмір обробки розточувальну головку вводять в оброблюваний отвір і здійснюють знімання о припуска. При цьому відбувається розмірний знос ріжучих лез і, відповідно, зменшується діаметр розточуваного отвору заготовки, що приводить до збільшення тиску обробленої поверхні на спрямовуючі елементи 3. Коли радіальне зусилля від тиску обробленої поверхні на спрямовуючі елементи перевищить "порогове" значення со зо (визначається силами тертя спокою елементів 2,3 і 5 між собою і поверхнею пазів розточувальної головки, а також жорсткістю пружини 7), спрямовуючі елементи стрибкоподібне перемістяться радіальне до центру со розточуваного отвору. При цьому переміщенні спрямовуючі елементи своїми клиновими опорними поверхнями «У впливають на тіла кочення 5, які, у свою чергу, впливають на клинові опорні поверхні ріжучих елементів, розташованих в суміжних пазах корпусу, вимушуючи їх радіальне переміщатися у бік збільшення діаметрального ЄМ розміру. Радіальне переміщення ріжучих елементів приводить до утворення зазору між їх опорними поверхнями со і клиновим елементом 4. Останній, звільнений таким чином від утримуючих його сил тертя, переміщується в осьовому напрямі під впливом пружини 6 до моменту силового замикання ріжучих елементів уздовж ліній 0-0.The boring head adjusted to the processing size is inserted into the processed hole and the allowance is removed. At the same time, dimensional wear of the cutting blades occurs and, accordingly, the diameter of the drilled hole of the workpiece decreases, which leads to an increase in the pressure of the machined surface on the guiding elements 3. When the radial force from the pressure of the machined surface on the guiding elements exceeds the "threshold" value sozo (determined by friction forces the rest of elements 2,3 and 5 between themselves and the surface of the grooves of the boring head, as well as the stiffness of the spring 7), the guiding elements will jump radially to the center of the boring hole. During this movement, the guiding elements with their wedge bearing surfaces "U affect the rolling bodies 5, which, in turn, affect the wedge bearing surfaces of the cutting elements located in the adjacent grooves of the housing, forcing them to move radially in the direction of increasing the diametric EM size. The radial movement of the cutting elements leads to the formation of a gap between their support surfaces and the wedge element 4. The latter, thus freed from the frictional forces holding it, moves in the axial direction under the influence of the spring 6 until the moment of the force closing of the cutting elements along the lines 0-0.

Далі обробка здійснюється на відновленому (початковому) діаметральному розмірі розточуваного отвору.Further processing is carried out on the restored (initial) diametrical size of the drilled hole.

Оскільки спрямовуючі елементи по відношенню до ріжучих елементів конструктивно виконані із зсувом в « осьовому і окружному положенні, то вони досягнуть зони відновленого діаметрального розміру із затримкою в - с часі. Але, у момент досягнення зони відновленого діаметрального розміру спрямовуючі елементи під дією пружин 7 радіальне перемістяться на новий діаметральний розмір, але не більший, ніж початковий з настроювальний. При цьому збільшиться відстань між клиновими опорними поверхнями спрямовуючих і ріжучих елементів, яка компенсується за рахунок відповідних переміщень клинових елементів 5 під впливом пружин 8.Since the guiding elements in relation to the cutting elements are structurally made with a shift in the axial and circumferential position, they will reach the zone of the restored diametrical size with a delay in time. But, at the moment of reaching the zone of the restored diametrical size, the guiding elements under the action of the springs 7 will radially move to a new diametrical size, but not larger than the initial one with the adjusting one. At the same time, the distance between the wedge support surfaces of the guiding and cutting elements will increase, which is compensated by the corresponding movements of the wedge elements 5 under the influence of the springs 8.

Потім цикл процесу компенсації зносу ріжучих елементів повторюється. со У описаній конструкції жорсткість пружин 7 розраховується так, щоб виключити мимовільне переміщення клинових елементів 4 і 5 під дією відповідно пружин 6 і 8. ко Після закінчення обробки у випадках, коли потрібне безрисочне відведення ріжучих елементів, клиновий їх елемент 4 за допомогою приводу переміщується в крайнє праве положення (по фіг.1). При цьому клинові ребра 5р Входять в контакт з клиновими елементами 5 і повертають їх в початкове положення. Це дає можливість ріжучим со елементам під дією пружин 7 переміститися радіальне у бік зменшення діаметрального розміру, що дає (о можливість безрисочного відведення. Спрямовуючі ж елементи, утримувані зусиллям пружини 7, залишаються на початковому (настроювальному) розмірі і тим самим забезпечують співісність розточувальної головки і розточуваного отвору при висновку. Якщо ж риска на обробленій поверхні допустима, то повернення в початкове в положення клинових елементів необов'язкове. В запропонованій конструкції спрямовуючі елементи виконують подвійну функцію: функцію орієнтації головки в оброблюваному отворі і функцію стеження за діаметральнимThen the cycle of the process of compensation for the wear of the cutting elements is repeated. со In the described design, the stiffness of the springs 7 is calculated so as to exclude the involuntary movement of the wedge elements 4 and 5 under the action of the springs 6 and 8, respectively. extreme right position (according to Fig. 1). At the same time, the wedge ribs 5 come into contact with the wedge elements 5 and return them to their initial position. This makes it possible for the cutting elements under the action of the springs 7 to move radially in the direction of a decrease in the diametrical size, which gives the possibility of smooth removal. The guiding elements, held by the force of the spring 7, remain at the initial (adjusting) size and thereby ensure the coexistence of the boring head and of the drilled hole at the conclusion. If the dash on the machined surface is permissible, then the return to the initial position of the wedge elements is optional. In the proposed design, the guiding elements perform a double function: the function of orientation of the head in the machined hole and the function of tracking the diametral

ГФ) розміром обробки і коректування останнього. При необхідності конструктивно, з метою підвищення надійностіGF) by the size of processing and correction of the latter. If necessary, constructively, in order to increase reliability

Ф орієнтування розточувальної головки в оброблюваному отворі можуть бути передбачені додаткові традиційні спрямовуючі елементи.For the orientation of the boring head in the processed hole, additional traditional guiding elements can be provided.

Claims

The formula of the invention

A boring head containing a body in the grooves of which cutting and guiding elements are installed

65 with the possibility of radial movement and interaction with each other through spring-loaded wedge elements, which is characterized by the fact that each cutting element is installed with the possibility of simultaneous contact of the supporting wedge surface through the rolling body with the side wedge surface of the guiding element, which is placed in the adjacent groove in front in the direction of rotation of the boring head . 7170 sch z o so z0 so "I sch so -

with . » so po) Fsh» so so po) 60 65