Назад

Влияние конструкции развертки на точность формы обработанного отверстия

С.В. Кирсанов

Источник:

Журнал СТИН. 1999. №11

При развертывании точность формы отверстия зависит от ряда факторов, в частности, способа базирования развертки в отверстии. По этому признаку развертки делят на две группы: с определенностью базирования (одностороннего резания); без определенности базирования. В первой группе наибольшее распространение получили развертки, состоящие из одного лезвия и двух направляющих 2 (рис. 1, а). Известны развертки с двумя лезвиями и двумя направляющими, а также с одним лезвием и тремя направляющими. В процессе обработки отверстия вектор R равнодействующей поперечных сил, действующих на лезвия и направляющие, направлен в сторону последних и расположен между ними [1]. Благодаря этому направляющие прижаты к поверхности отверстия, что увеличивает поперечную устойчивость развертки и улучшает качество обработанной поверхности.

Рисунок 1. - Сечения разверток с определенностью (а) и без определенности (б) базирования в отверстии заготовки.
Развертки любой другой конструкции относятся ко второй: группе. B процессе резания они опираются на обрабатываемую поверхность узкими калибрующими ленточками, выполненными на лезвиях 1 (рис, 1, б). Вектор Ry таких разверток значительно меньше, чем у разверток первой группы, и постоянно изменяет свое направление, раскачивая развертку в отверстии [2]. Поэтому их поперечная устойчивость меньше, чем разверток первой группы. Для повышения точности обработки окружной шаг лезвий 1 выполняют неравномерным (ω1≠ω2≠ω3, см. рис. 2, а) или лезвия 1 чередуют с направляющими 2 (рис. 2, б) [3].

Рисунок 2. - Сечения разверток без определенности базирования: а - с неравномерным окружным шагом; б - с чередующимися лезвиями 1 и направляющими 2
Поскольку влияние конструктивных особенностей разверток на точность формы обработанных отверстий изучено недостаточно, провели специальное исследование. Его цель — оценка влияния конструктивного исполнения рабочей части разверток (на рис. 3 показано 16 исполнений) на точность формы обработанных ими отверстий. В заготовках втулках (наружный диаметр 43, высота 20 мм) из стали 45 обрабатывали отверстие развертками Ø14,8-0,005 мм и длиной 70 мм. Развертки были оснащены напайными режущими и направляющими пластинами из твердого сплава Т15К6.

Полный размер рисунка

Рисунок 3. - Сечения рабочей части исследованных разверток
К первой группе относились развертки № 13-16, к второй - развертки № 1-12 (развертки № 1 и 3 отнесены к этой группе, так как наличие чередующихся лезвий, и направляющих не является условием, достаточным для обеспечения определенности базирования). Все развертки имели следующие размеры: угол заборного конуса 5°; передний угол 0°; задний угол 15° на режущей части и двойной задний угол 15°/25° на калибрующей части; ширина калибрующей ленточки 0,15±0,05 мм; ширина направляющих 1,3±0,1 мм; диаметр выступающей части направляющих равен диаметру вершин лезвий; значения окружных шагов ω разверток № 5-8 и № 9-12 приведены в таблице.

Режим развертывания: скорость резания 8,4 м/мин для всех разверток; подача 0,05 мм/зуб и глубина резания 0,1 мм для разверток № 1-12; подача 0,1 мм/об и глубина резания 0,25 мм для разверток № 13-16. Использовали масляную СОЖ марки МР-7.

Отверстие развертывали на токарно-винторезном станке. С помощью упругой разрезной втулки ось заготовки смещали относительно оси шпинделя на 0,1±0,01 мм. Чтобы компенсировать несовпадение осей отверстия и шпинделя, для закрепления развертки использовали переходник-удлинитель с шейкой 0,12 мм и длиной 170 мм. Разверткой каждой конструкции обработали семь заготовок. Отклонение формы отверстия определяли в трех сечениях по его высоте на кругломере Talyrond-73 PC фирмы Rank Taylor Hobson (Великобритания). Точность формы отверстий, обработанных каждой разверткой, оценивали по среднему значению отклонения от круглости, полученному из 21 измерения.

№ развертки

ω1

ω2

ω3

5

6

7

8

9

10

11

12

90°

87°55'

75°

60°

60°

58°02'

45°

30°

90°

92°05'

105°

120°

60°

59°53'

75°

90°

-

-

-

-

60°

62°05'

60°

60°
Для исследования влияния числа лезвий и направляющих развертки на точность формы обработанного отверстия использовали развертки № 1 и 3. Было установлено, что большее число чередующихся лезвий и направляющих развертки № 3 (по сравнению с разверткой № 1) способствовало уменьшению отклонения от круглости в 2,8 раза (Δ1 = 6,4 мкм, Δ3 = 2,248 мкм).

Чтобы оценить влияние чередующихся направляющих на точность формы отверстий, у разверток № 1 и 3 удалили направляющие алмазным кругом. В результате развертка № 1 трансформировалась в двухлезвийную развертку № 2, а развертка № 3 — в трехлезвийную № 4. После обработки ими отверстий отклонение от круглости Δ2 = 5,173 мкм, т.е. в 1,24 раза меньше, чем Δ1 но при этом на поверхности отверстий отчетливо наблюдались продольные риски. У отверстий, обработанных трехлезвийной разверткой, отклонение Δ4 = 10,86 мкм, т.е. в 4,8 раза больше, чем Δ3. Таким образом, двухлезвийные развертки № 2 с диаметральным расположением лезвий обеспечивают большую точность формы отверстия, чем трехлезвийные развертки № 4.

Влияние неравномерности окружного шага лезвий исследовали при использовании четырехлезвийных разверток № 5-8 и шестилезвийных № 9-12. Были установлено, что развертки №6 и 10 с отклонениями окружного шага: по ГОСТ 7722—77 дают меньшие отклонения от круглости, чем развертки №5 и 9 с равномерным окружным шагом, соответственно в 1,5 раза (Δ5 = 9,231 мкм, Δ6 = 6,19 мкм) и в 1,1 раза (Δ9 = 3,604 мкм, Δ10 = 3,28 мкм).

Однако наибольшее снижение отклонения от круглости (примерно в 2 раза) по сравнению с развертками с равномерным окружным шагом обеспечивают развертки № 7 (Δ7 = 4,578 мкм) и № 11 (Δ11 = 1,81 мкм). Неравномерность окружного шага у развертки № 11 составляет 15°, тогда как у стандартной развертки № 10 - примерно 2°. Дальнейшее увеличение неравномерности окружного шага (развертки № 8 и 12) привело к увеличению отклонения от круглости (Δ8 = 9,745 мкм, Δ12 = 2,705 мкм). Таким образом, оптимальная величина неравномерности окружного шага у четырех- и шестилезвийных разверток равна 15°, что больше значений, рекомендуемых ГОСТ 7722-77.

Развертки № 13-16 обеспечили высокую точность формы отверстий (Δ13 = 1,931 мкм и Δ15 = 1,839 мкм). После удаления алмазным кругом у развертки № 13 одного лезвия, а у развертки № 15 одной направляющей они трансформировались в однолезвийные развертки № 14 и 16, при использовании которых получили Δ14 = 3,388 мкм и Δ16 = 2,649 мкм. Из этого следует, что точность формы отверстий, обработанных развертками с определенностью базирования, может быть повышена при увеличении числа лезвий и направляющих.

Список литературы

  1. Обработка глубоких отверстий /Н.Ф. Уткин, Ю.Н. Кижняев, С.К. Плужников и др.; Под общ. ред. Н.Ф. Уткина. —Л.: Машиностроение, 1988. — 269 с.
  2. Холмогорцев Ю.П. Оптимизация процессов обработки отверстий. — М.: Машиностроение, 1984. — 184 с.
  3. Григорьев В.П. Режуще-выглаживающая развертка для обработки точных отверстий // Станки и режущие инструменты: Науч.- техн. сб.— Харьков: ХГУ, 1969. — Вып. 11. — С. 87-93.

Назад