Технические науки / 8. Обработка материалов в машиностроении

К.т.н. Пестунов В.М., к.т.н. Свяцкий В.В., инж. Свяцкая Л.П.

Кировоградский национальный технический университет

Уменьшение продольного изгиба стебля сверла

при глубоком сверлении

Обработка глубоких отверстий является трудоемкой технологической операцией. На практике немалую проблему представляет сверление глубоких отверстий малых диаметров в труднообрабатываемых материалах. Решение задачи повышения производительности обработки и увеличения предельной глубины сверления тесно связано с рациональным выбором параметров сверла и условий его эксплуатации [1].

Как правило, операции сверления глубоких отверстий выполняют на специальных или агрегатных станках с помощью устройства, содержащего сверло, установленное на трубчатом стебле с каналами для отвода стружки и маслоприемником системы подачи смазывающе-охлаждающего технического средства (СОТС) под давлением. В процессе обработки стебель сверла находится под воздействием осевой составляющей сил резания, что приводит к его продольному изгибу и снижению стойкости.

Разгрузка стебля сверла при глубоком сверлении возможна при применении комбинированного процесса механической обработки глубоких отверстий «резание – пластическая деформация» [2, 3], а также создании избыточного давления СОТС в зоне резания [4].

Схема устройства для подачи в зону резания избыточного давления СОТС приведена на рисунке 1. Инструментальная головка 1, обрабатываемая деталь 2 закреплены на трубчатом стебле 3, образующем с обрабатываемым отверстием кольцевую полость 4, используемую для подачи СОТС, поступающего под давлением из маслоприемника (на рисунке не показан). На стебле 3 возле резцовой головки закреплена дросселирующая шайба 5. Перед шайбой в стебле выполнены под углом отверстия 6 малого диаметра, направленные от резцовой головки и соединяющие полость 4 и осевой канал 7 стебля.

Для обеспечения оптимальных соотношений гидравлических потоков площадь осевого канала 7 стебля сверла и площади отверстий 6 связаны зависимостью .

Рисунок 1

Устройство работает следующим образом. В процессе сверления детали 2 сообщается вращение, а стеблю 3, закрепленному в инструментальном суппорте станка (на рисунке не показан), сообщается движение подачи.

В процессе резания возникает осевая сила резания, воздействующая на стебель 3 и вызывающая его продольный изгиб. Стружка, которая образуется при резании, вымывается через канал 7 стебля сверла с помощью СОТС, подаваемого под давлением через полость 4 и зазор между шайбой и отверстием.

Разность давления СОТС по бокам шайбы 5 создает осевую силу, направленную противоположно составляющей сил резания и частично компенсирующую ее. Сила, действующая на стебель, уменьшается, повышается точность и производительность обработки.

Величина разности давления зависит от давления СОТС в подводящем и отводящем каналах стебля сверла. При вытекании СОТС через отверстия 6 малого диаметра возникающие наклонные струи увлекают за собой СОТС, находящегося в канале 7 и создают в отверстии резцовой головки разрежение. При этом в отверстии резцовой головки значительно увеличивается разность давления на шайбе. Эффект увеличения разгружающей силы достигается без возрастания давления СОТС в напорной магистрали, что позволяет использовать гидростанции малой мощности.

Так как часть потока СОТС из полости 4 перетекает в канал 7 через отверстие 6, появляется возможность уменьшить зазор между шайбой и отверстием, увеличить диаметр шайбы и повысить разгружающую силу, зависящую от площади шайбы. Данное устройство обеспечивает разгрузку стебля сверла при действии сил резания без увеличения потребляемой от гидростанции мощности, что значительно улучшает его эксплуатационные характеристики.

Литература

1. Пестунов В.М., Свяцкий В.В., Свяцкая Л.П. Решение проблем глубокого сверления в металлообработке // Вестник НТУУ „КПИ”. Машиностроение. – К.: НТУУ „КПИ” , 2006. – №49. – С. 173 – 178.

2. Пестунов В.М., Свяцький В.В., Свяцька Л.П. Обробка глибоких отворів комбінованим інструментом із самоподачею // Материали за 4-а международна научна практична конференция „Динамика изследования – 2008”. – София: Бял ГРАД-БГ ООД, 2008. – Том 29. Технологии. Физика. – С. 14 – 16.

3. Пестунов В.М., Свяцький В.В., Свяцька Л.П. Розвантаження свердла при комбінованій обробці глибоких отворів // Зб. наук. праць КНТУ: Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. – Кіровоград: КНТУ, 2008. – Вип. 20. – С. 166 – 169.

4. Пестунов В.М., Свяцкий В.В., Свяцкая Л.П. Разгрузка стебля сверла при глубоком сверлении // Materiály IV mezinárodni vědecko-praktická konference „Vědecký průmysl evropského kontinentu – 2008”. – Praha: Publishing House „Education and science” s.r.o., 2008. – Dil. 14. Technické vědy. – S. 75 – 77.