Методы обработки глубоких отверстий. Обеспечение требуемой точности

реферат

2. Особенности обработки глубоких отверстий, современные способы и инструменты

Термин «глубокие отверстия» в технической литературе не имеет четкого определения. Чаще всего к ним относят отверстия, глубина которых свыше семи диаметров (L>7D). В некоторых публикациях рекомендуется способы и инструменты для обработки глубоких отверстий использовать для отверстий, начиная с глубины L=4D. Объясняется это тем, что при сверлении спиральными сверлами уже с этой глубины возникают затруднения с удалением стружки и подводом СОТС в зону резания, вызывающие резкие скачки сил резания, вибрации и снижение стойкости сверл и точности отверстий.

Высокая эффективность инструментов для обработки глубоких

отверстий, несмотря на их большую стоимость, обусловливает экономическую целесообразность их применения, начиная с этой глубины и даже меньшей.

Трудности при обработке глубоких отверстий, особенно с повышенными требованиями по точности и шероховатости поверхности, связаны не только с ухудшением условий отвода стружки и подвода СОТС, но главным образом с малой жесткостью инструмента, которая прогрессивно снижается с ростом глубины и уменьшением диаметра отверстий. По этой причине возникают вибрации, снижающие стойкость инструмента, точность и качество поверхности отверстий.

Из-за малой жесткости консольно закрепляемых инструментов

имеют место следующие виды погрешностей обработки отверстий:

увод или искривление оси; разбивка по диаметру; некруглость в поперечном сечении, часто в виде овальности или огранки; нецилиндричность в продольном сечении в виде конусообразности, бочкообразности или седлообразности; большая высота микронеровностей поверхности, царапины, задиры.

Величина этих погрешностей зависит от многих факторов, главные из которых: жесткость инструмента и способ его базирования в начальный момент и в процессе обработки; принятая кинематика движения инструмента и заготовки; разнотвердость и физико-механические свойства материала заготовки; параметры режима обработки (подача, частота вращения); точность и жесткость станка,

наличие люнетов, виброгасителей и других устройств; износ режущих кромок и направляющих элементов инструмента.

Так как увеличение жесткости инструмента путем повышения моментов сопротивления кручению и изгибу его рабочей части ограничено диаметром и глубиной отверстия, наиболее эффективным способом, позволяющим свести до минимума изгиб его оси, оказался способ базирования инструмента с опорой на стенки отверстий. С этой целью в инструменте предусматривается такое расположение режущих ножей, когда заведомо создается радиальная неуравновешенная составляющая силы резания, прижимающая его корпус через направляющие элементы (планки) к поверхности отверстия, обработанной впереди идущими ножами.

Инструменты, работающие по такому принципу, называются в литературе инструментами одностороннего резания. Кроме повышения точности обработки отверстий они позволяют значительно уменьшить шероховатость поверхности за счет выглаживающего действия направляющих.

Большое влияние на увод оси отверстия оказывает отклонение

оси инструмента в начальный момент обработки. Так как инструменты одностороннего резания могут работать только с применением кондукторных втулок, опыт их эксплуатации показал, что зазор между инструментом и втулкой должен быть минимальным -- пределах 0,005- 0,010 мм. При соблюдении этого требования, а также соосности кондукторной втулки с осью вращения шпинделя пределах 0,005 мм удалось добиться чрезвычайно высокой точности по уводу оси и диаметру отверстий уже на первой операции сверлении, о чем свидетельствуют экспериментальные данные, приведенные на рисунках 2.1 и 2.2.

Рисунок 2.1 - Увод оси отверстия в зависимости от глубины сверления.

Рисунок 2.2 - Точность отверстий по диаметру при сверлении сверлами одностороннего резания в зависимости от обрабатываемых материалов: I - значения, достигаемые при нормальных условиях; II - значения, достигаемые при наилучших условиях.

Кинематика движений инструмента и заготовки, даже в случае использования инструментов одностороннего резания, оказывает влияние на величину увода оси, особенно заметное при больших глубинах отверстий. Применяются три варианта схем обработки: I) деталь вращается, а инструменту задается только движение подачи; 2) деталь неподвижна, вращается инструмент; 3) деталь и инструмент вращаются в противоположных направлениях. Движение подачи во втором и третьем вариантах может быть придано либо детали, либо инструменту. Первый вариант является предпочтительным по точности обработки, но пригоден только для деталей типа тел вращения. При большой массе заготовок, особенно когда разница в диаметрах отверстия и заготовки велика и вращение последней с большой частотой вращения представляет серьезные затруднения, предпочтителен третий вариант, практически равноценный поточности первому.

Второй вариант применяется для обработки глубоких отверстий

несимметричных деталей. Увод и искривление оси отверстий в этом

случае значительно выше. Это видно, например, из данных рисунка 2.3, полученных при сплошном сверлении стали 45 сверлами одностороннего резания типа БТА. При расточке отверстий увод оси также примерно на порядок выше, но сравнению с первым вариантом.

Рисунок 2.3 - Увод оси отверстия в зависимости от схемы сверления: 1 - вращается деталь, сверло не вращается; 2 - деталь и сверло вращаются в противоположных направлениях; 3 - деталь неподвижна, вращается сверло.

В отношении параметров режима резания установлено, что с ростом подачи точность несколько снижается, а с увеличением скорости резания при отсутствии наростообразования -- увеличивается. При этом также уменьшается шероховатость поверхности.

При обработке особо глубоких отверстий необходима установка промежуточных опор для предотвращения изгиба стебля инструмента в виде люнетов и виброгасящих устройств для гашения крутильных и продольных колебаний.

На рисунке 2.4 приведена классификация глубоких отверстий по основным технологическим признакам: диаметру, глубине, требованиям по точности и шероховатости поверхности.

Рисунок 2.4 - Классификация глубоких отверстий

Хотя такое группирование отверстий в некоторой степени условно, оно соответствует сложившимся на практике способам их обработки, включающим определенный набор операций, оборудования и инструментов для их выполнения, описание которых приведено ниже. Технические требования к отверстиям, на основе которых производится разработка технологического процесса, определяется главным образом сочетанием этих четырех признаков. Кроме того, необходимо также учитывать свойства материала заготовки, конфигурацию детали, тип производства, размеры партии изделий.

От материала заготовки зависят уровень режимов резания и геометрия инструментов, а также достигаемый уровень точности и шероховатости поверхности. Особо следует отмстить влияние свойств обрабатываемых материалов на форму стружки, возможность удаления ее из отверстии. Без надежного стружколомания, например, инструменты с внутренним отводом стружки становятся неработоспособными. В случае если не удается получить желаемую форму стружки за счет изменения режимов резания и размеров стружколомающих уступов на режущих ножах, вынуждены прибегать к кинематическим способам стружколомания, например, путем наложения вибраций в направлении движения подачи, что значительно усложняет кинематику станка и условия работы инструмента. .

В зависимости от типа производства и размеров партии обрабатываемых деталей выбираются способы обработки, оборудование и инструменты, обеспечивающие не только выполнение технических требований на отверстия, но и наименьшую себестоимость изготовления изделий. Например, в условиях мелкосерийного производства при сверлении отверстий малых и средних диаметров глубиной до 15 диаметров при невысоких требованиях по точности и шероховатости экономически выгодно использовать универсальное оборудование и быстрорежущие спиральные сверла с внутренним охлаждением или шнековые сверла, а не твердосплавные сверла одностороннего резания. В каждом конкретном случае с учетом технических требований к отверстиям, возможностей тех или иных способов и инструментов, предполагаемых затрат на оборудование и оснастку необходимо путем технико-экономических расчетов выбирать экономически выгодные для производства технологические процессы.

Современная технология обработки глубоких отверстий располагает следующими способами: сверление сплошное, сверление кольцевое (трепанирование); рассверливание (зенкерование); расточка; развертывание; хонингование; раскатывание; алмазное выглаживание.

Перечисленные способы обработки осуществляются с использованием большой номенклатуры инструментов различных конструкций, которые можно разделить по признаку базирования на три группы: I) инструменты одностороннего резания с определенностью базирования в отверстии; 2) инструменты самоустанавливающиеся; 3) инструменты без жесткого базирования в отверстии.

Делись добром ;)