Обзор конструкций комбинированных инструментов для изготовления отверстий сложного профиля с резьбой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обзор конструкций комбинированных инструментов для изготовления отверстий сложного профиля с резьбой

Одной из основных тенденций развития технологических процессов механической обработки деталей машин в настоящее время является концентрация технологических переходов в пределах одного станка. Это стало возможным в связи с появлением многокоординатных станков и обрабатывающих центров с ЧПУ. Такое технологическое оборудование обладает гибкостью и обеспечивает оперативную переналадку технологического процесса изготовления одной детали на другую и повышение производительности обработки.

Наиболее актуально применение концентрации технологических операций в пределах одного станка при обработке сложных корпусных деталей, обработка которых обладает такими особенностями, как: большие габаритные размеры, наличие широкой номенклатуры отверстий сложного профиля (ОСП), большого числа различных конструктивных элементов, обработка которых требует применения разнотипного режущего инструмента и пр.

Современные многоцелевые станки с ЧПУ позволяют выполнить сложные траектории относительного движения инструмента, в результате этого возможно реализовать новые кинематические схемы формообразования резанием. Это позволило разработать, спроектировать, изготовить и внедрить в промышленное производство комбинированные инструменты для изготовления отверстий сложного профиля с резьбовым участком.

Применение комбинированных инструментов позволяет достичь таких преимуществ, как увеличение производительности обработки, высвобождение рабочих позиций и мест в инструментальных магазинах, увеличение точности обработки, экономия инструментального материала, уменьшение количества вспомогательного инструмента и т.д. Следует отметить, что благодаря этим преимуществам использование комбинированного инструмента обеспечивает минимальную себестоимость обработки на данной операции и является актуальным направлением в развитии современного машиностроительного производства.

Проведенный анализ литературных источников показал, что ограниченное применение при производстве отверстий сложного профиля, содержащих резьбовые участки, нашли следующие типы комбинированных инструментов: сверло-метчик, зенкер-метчик, зенкер-развертка-метчик, развертка-метчик и метчик-метчик. В серийном производстве для изготовления ОСП с резьбой в сплошном материале применяются сверла-метчики, которые представлены в основном в двух различных конструкциях [1].

Инструмент (рисунок 1), комбинирован методом последовательного соединения ступеней и может быть применен для нарезания резьбы невысокой точности в сквозных отверстиях. Длина его первой ступени (сверла) равна 2...2,5 диаметра метчика, а угол подъема винтовой линии несколько меньше, чем у нормального сверла. Метчик имеет прямую стружечную канавку, что затрудняет отвод стружки при сверлении. Сверлить и нарезать резьбу с большим шагом этим инструментом можно только в коротких отверстиях.

Рисунок 1 - Сверло-метчик

Сверло-метчик (рисунок 2), в отличие от первой конструкции скомбинирован методом образования фасонного профиля зубьев, что позволяет нарезать резьбу до окончания сверления, но при этом необходимо согласование режимов сверления и резьбонарезания, т.е. выполнение резьбы с мелким шагом. Инструмент имеет повышенную стойкость и более высокую точность нарезаемой резьбы. Длину первой ступени авторы конструкции принимают равной 1,4... 1,6 длины сверления, что позволяет обрабатывать не только мелкие резьбы. Практика применения сверл-метчиков обнаружила ряд серьезных недостатков.

Рисунок 2 - Сверло-метчик

Так, при жестком типе крепления инструмента в патроне нарезается некачественная резьба, поскольку в этом случае метчик работает как резьбовой гребенчатый резец. При плавающем и качающемся креплениях возникает радиальное биение режущей части сверла. Еще одним важным недостатком является ограниченная область применения этих инструментов (нарезание резьбы с небольшим шагом и только в легкообрабатываемых материалах, где можно принимать осевую подачу, равную шагу резьбы), а также технологические трудности их переточки.

Зенкер-метчик (рисунок 3) применяется в основном для больших диаметров резьбы, чем при обработке сверлом-метчиком и главным образом при работе по чугуну. Таким инструментом можно получать резьбу только в сквозных отверстиях. Точность нарезаемой резьбы высока, так как оба перехода выполняются при одной установке. Зенкер-развертка-метчик (рисунок 4) обеспечивает качественное нарезание резьбы в отверстиях, полученных литьем, ковкой и штамповкой, а также в отверстиях деталей, собранных в пакет.

Рисунок 3 - Зенкер-метчик

Рисунок 4 - Зенкер-развертка-метчик

Возможно также применение комбинированных инструментов типа развертка-метчик, которые позволяют производить обработку точного отверстия и резьбы с высокой соосностью (рисунок 5) [2].

Рисунок 5 - Развертка-метчик

Проведенный обзор источников выявил публикации о комбинированном инструменте для обработки ОСП, основанный на принципах сверления и резьбофрезерования. Соответственно, конструкции этих инструментов основаны на элементах сверла и резьбовой гребенчатой фрезы. станок деталь метчик

Комбинированный инструмент сверло-резьбофреза (рисунок 6) позволяет обрабатывать ОСП с резьбой в заготовке за один проход как в сплошном материале, так и в готовом отверстии и представляет собой последовательное сочетание сверлильной (поз. 1), расточной (поз. 2), резьбообразующей (поз. 3), зенковочной (поз. 4) и хвостовой (поз. 5) частей.

Все методы обработки ОСП можно разделить на две группы, в которых процессы подготовки отверстия и фрезерования резьбы происходят либо одновременно, либо последовательно.

Методы с одновременной обработкой отверстия и нарезанием резьбы определяют конструктивные особенности рабочей части инструментов. В частности, наружный диаметр части инструмента, производящей растачивание отверстия (т.е. увеличение диаметра отверстия путем его фрезерования), меньше наружного диаметра резьбообразующей части. К достоинствам данной группы методов можно отнести то, что растачивание и резьбофрезерование происходят одновременно, что сокращает основное технологическое время, а также то, что количество зубьев в каждом режущем кольце определяется режимом резьбофрезерования, а не требованиями стружкоотвода при сверлении. Недостатками являются низкая производительность процесса обработки ОСП, так как количество планетарных вращений равно числу витков нарезаемой резьбы, и увеличенная нагрузка на зубья резьбообразующей части, что снижает суммарную стойкость инструмента.

Рисунок 6 - Сверло-резьбофреза

Метод изготовления ОСП, основанный на последовательных процессах сверления и резьбофрезерования, наиболее типичный для выявленных конструкций [3].

На рисунке 7 представлена типовая технологическая последовательность обработки ОСП сверло-резьбофрезой, которая включает следующие этапы: 1, 2 - сверление отверстия сверлильной частью инструмента с одновременной разделкой торца (форма полученной на торце ОСП фаски зависит от конструктивных особенностей ОСП и, соответственно, от конструкции зенковочной части сверло-резьбофрезы), 3 - отвод инструмента на величину шага резьбы, 4 - радиальное врезание на номинальный диаметр резьбы, 5 - фрезерование резьбы, 6 - отвод инструмента на ось ОСП и 7 - ускоренный вывод инструмента из отверстия.

Рисунок 7 - Типовая технологическая последовательность обработки ОСП сверло-резьбофрезой

Особенность конструкции комбинированных инструментов, последовательно осуществляющих процессы обработки отверстия и резьбофрезерования, состоит в том, что наружный диаметр части, производящей сверление или растачивание отверстия, больше или равен наружному диаметру резьбообразующей части. К достоинствам данной группы методов можно отнести возможность обработки одним инструментом ОСП разных диаметров с резьбой одного шага и повышение производительности за счет увеличения количества одновременно обрабатываемых витков резьбы. Недостатками являются необходимость обеспечения стружкоотвода при сверлении, что ограничивает число зубьев в одном режущем кольце, и больший расход инструментального материала.

Суммируя проведенный выше анализ конструкций комбинированных инструментов и методов изготовления ОСП с резьбой, основанных на методах сверления и резьбофрезерования, можно указать следующие их основные конструктивные и технологические достоинства:

- возможность изготовления одним типоразмером инструмента ОСП с резьбой разного диаметра и одного шага (для однозубых инструментов возможно изготовление одним инструментом отверстий с резьбой разного диаметра и разного шага);

- получение фаски произвольной формы на торце ОСП;

- изготовление одним инструментом ОСП с правой и левой, однозаходной и многозаходной резьбой (вывод основан на анализе технологических возможностей резьбовых фрез);

- присущая процессу фрезерования мелкая стружка, легко отводимая из зоны резания, облегчает процесс изготовления ОСП;

- возможность замены комплекта инструментов, необходимых для изготовления ОСП (как правило, сверло, зенкер и метчик);

- получение резьбового отверстия за один технологический переход как в подготовленном отверстии, так и в сплошном материале.

Существенным ограничением в применении комбинированных инструментов с элементами сверла и резьбовой фрезы в настоящее время может стать недостаточная оснащенность машиностроительных предприятий оборудованием, способным обеспечить обработку одновременно по трем координатам.

Производственные испытания образцов сверло-резьбофрез показали большую перспективность применения этих инструментов для изготовления ОСП с резьбой при замене традиционной схемы обработки таких отверстий сверлом, зенковкой и метчиком.

Таким образом, проведенный обзор выявил новый класс комбинированных инструментов для обработки ОСП, которые обладают большими преимуществами и способностью к применению, чем инструменты на основе комбинации осевых инструментов с метчиком, применяемые до настоящего времени.

Список литературы

1. Литвиненко А.В., Мальков О.В. Выбор наружного диаметра резьбовой части сверло-резьбофрезы //Вестник МГТУ. Машиностроение. 1997. № 3. С. 78.

2. Трудов А.А., Комаров П.Н. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. М.: НИИмаш, 1980. 64 с.

3. Древаль А.Е., Булахов П.Д., Литвиненко А.В. Разработка комбинированных резьбообразующих инструментов // Новые технологии, оборудование, оснастка и инструменты для механической обработки и сборки: Матер. семин. / "Знание". Моск. дом науч.-техн. проп. М., 1990. С. 153-156.

Размещено на Allbest.ru