Обработка глубоких отверстий

Огранка встречается при работе по всем трем кинематическим схемам, но особенно больших значений достигает при обработке по схеме с вращением заготовки и инструмента.

Наряду с диаметром и глубиной отверстия, кинематической схемой и режимом резания на параметры огранки (число граней и угол их наклона) существенно влияют угловое расположение и размеры направляющих, а также размеры калибрующей ленточки лезвия и вылет вершины относительно передних концов направляющих. Огранка на поверхности отверстия вызывает преждевременный выход из строя инструмента вследствие выкрашивания твердосплавных направляющих элементов, а в ряде случаев и поломки режущего элемента. В связи с этим огранка нежелательна, а часто вообще недопустима не только как дефект поверхности отверстия, но и как фактор, существенно снижающий стойкость инструмента.

Образование огранки происходит и две стадии. На 1-й стадии образуется первичная огранка, а на 2-й - огранка, вызываемая взаимодействием направляющих головки с поверхностью отверстия, имеющей первичную огранку. При сверлении глубоких отверстий инструментом одностороннего резания с двумя жесткими направляющими без зазора головка базируется на поверхность отверстия их передними участками, что обусловлено изгибом стебля силой резания, имеющей плечо приложения относительно передних концов направляющих. При таком базировании вследствие малой площади контакта направляющих с поверхностью отверстия опора головки на его поверхность является, по существу, шарнирно-подвижной и не препятствует угловым колебаниям оси головки, обусловленным переменностью силы резания, что приводит к радиальным перемещениям калибрующей вершины относительно оси вращения заготовки. Известно, что для образования первичной огранки необходимо, чтобы частота указанных колебаний головки была, по крайней мере, в 2,5 раза больше частоты вращения заготовки или инструмента либо суммарной частоты их вращения.

Характеристика механизма развития огранки. При взаимодействии направляющих с поверхностью отверстия, имеющего первичную огранку, возникают вынужденные поперечные колебания инструмента, интенсивность которых обычно выше интенсивности его поперечных автоколебаний. Установлено, что при совпадении по фазе траектории движения передних концов направляющих с траекторией движения калибрующей вершины вторичная огранка практически не будет отличаться по форме от первичной огранки. Учитывая, что начальные фазы и частоты вынужденных колебаний инструмента близки к аналогичным параметрам его автоколебаний, вызвавших первичную огранку, число граней вторичной огранки окажется близким к числу граней первичной огранки. Это подтверждается геометрическими построениями формы поперечного сечения отверстия, получаемого в результате взаимодействия направляющих с поверхностью, имеющей исходную погрешность формы в виде огранки с трехвершинным профилем.

На практике встречаются случаи, когда вторичная огранка имеет другое число граней в сравнении с первичной огранкой, что обусловлено влиянием размеров направляющих, которые могут контактировать с поверхностью отверстия различными по длине и ширине участками. Анализ изменения формы поперечного сечения отверстия с помощью круглограмм показывает, что при исходной погрешности в виде овальности огранка образуется вследствие поворота от сечения к сечению большой оси эллипса и взаимодействия направляющих с поверхностью отверстия в различных по длине поперечных сечениях. В качестве критерия процесса развития огранки следует принимать глубину впадин или высоту выступов. Если в процессе обработки происходит уменьшение глубины впадин, что имеет место при увеличении числа граней, то процесс развития огранки будет затухать. Если же обработка сопровождается копированием первичной огранки, т. е. сохранением числа граней при постепенном увеличении глубины впадин то процесс развития огранки будет возрастать.

Уменьшение огранки, прежде всего, может быть достигнуто повышением точности обработки заправочного отверстия и снижением интенсивности поперечных автоколебаний системы головка - стебель. Точность заправочного отверстия можно повысить уменьшением несоосности заготовки и инструмента при наладке станка и предотвращением вибраций передних концов заготовки и инструмента при заправке. На практике необходимо предусматривать центрирование переднего конца заготовки в маслоприемнике с обеспечением их жесткой связи, препятствующей отжатию заготовки и инструмента силой резания. Жесткая связь обеспечивается при центрировании заготовки в маслоприемнике посредством сопрягаемых конических поверхностей или с помощью патрона, устанавливаемого на вращающейся части маслоприемника.

Первый способ следует применять при обработке отверстий в заготовках с наружным диаметром до 100 мм, а второй - при диаметре заготовки более 100мм. Отклонение от соосности заготовки и инструмента на участке обработки заправочного отверстия не должно превышать 0,02 - 0,2 мм для диаметров инструмента 8 - 250 мм. Для упрощения наладки системы СПИД с обеспечением минимальной несоосности рекомендуется применять направляющие устройства с возможностью регулирования в радиальном направлении положения посадочной поверхности для установки кондукторной втулки. Интенсивность поперечных автоколебаний инструмента снижается при повышении жесткости и виброустойчивости и системы СПИД, в особенности системы головка-стебель

В частности, устранение поперечных (угловых) колебаний головки может быть достигнуто применением направляющих элементов с натягом.

Уменьшение огранки требует снижения интенсивности вынужденных поперечных колебаний инструмента, возникающих при взаимодействии ее направляющих с огранкой на поверхности отверстия. Это может быть достигнуто рациональным выбором углового расположения и размеров направляющих. В инструментах одностороннего резания диаметром до 30 мм рекомендуется увеличивать ширину упорной направляющей. При большем диаметре инструментов целесообразно применить две или три направляющие. В целях уменьшения радиальных перемещений калибрующей вершины при поперечных автоколебаниях системы головка-стебель следует применять короткие направляющие длиной от 20 до 60 мм соответственно диаметру инструмента 60 - 200 мм.

При сверлении с вращением заготовки и инструмента рекомендуется применять режим резания с большим отношением частоты вращения инструмента к частоте вращения заготовки, что способствует уменьшению огранки и повышению стойкости направляющих.

Список использованных источников

1.Кожевников Д.В. Современная  технология и инструмент для  обработки глубоких отверстий. - М.: НИИМаш, 1981.- 60 с.

2.Уткин Н.Ф. Обработка  глубоких отверстий. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988.- 269 с.