Комбинированные резьбообразующие инструменты

Разработка комбинированного инструмента нового класса, реализующего кинематику планетарного движения, для обработки отверстий сложного профиля, содержащего резьбовые участки.

На кафедре с 1990 года ведутся разработки комбинированных инструментов нового класса, реализующих обработку сложнопрофильных отверстий с резьбовым участком с использованием планетарного движения.

Обработка с использованием сложных формообразующих движений стала возможной благодаря появлению многокоординатных станков и обрабатывающих центров с ЧПУ, позволяющих обеспечить сложные траектории относительного движения инструмента и обрабатываемой детали. Это предоставляет большие возможности при проектировании технологических операций обработки внутренних цилиндрических поверхностей сложного профиля в корпусных деталях, когда в отличие от размерного инструмента появляется возможность в дополнение к главным и вспомогательным движениям (со скоростями резания и подачи) выполнять формообразующее движение по касательной к обрабатываемой поверхности.

Комбинированный инструмент

1 - сверлильная часть
2 - расточная часть
3 - резьбообразующая часть
4 - зенковочная часть
5 - хвостовик

Технологические переходы обработки

В качестве примера на рис.1 представлена конструкция комбинированного инструмента и технологическая последовательность обработки отверстий сложного профиля, содержащего участок с резьбой, на многоцелевом станке с ЧПУ, реализующем планетарное движение. Иллюстрируется достаточно сложный случай, когда в заготовке нет предварительно подготовленного отверстия, и не выполняется предварительная разделка торца (зенкование). Технологическая последовательность включает следующие переходы: 1,2 - сверление отверстия с одновременным формированием фаски на торце; 3 - подъем инструмента; 4 - радиальное врезание на глубину профиля резьбы; 5 - обработка резьбы методом фрезерования с планетарным движением инструмента; 6 - отвод инструмента на ось отверстия; 7 - вывод инструмента.

Технологическая последовательность обработки отверстий сложного профиля (рис.1)

На рис.2 представлена технологическая последовательность обработки сложнопрофильного отверстия с резьбовым участком включающая, помимо представленных на рис.1, технологические переходы (3…6), связанные с увеличением диаметра просверленного отверстия перед нарезанием резьбы при необходимости получения одним инструментом отверстия с резьбой большего диаметра.

Технологическая последовательность обработки отверстий сложного профиля (рис.2)

В результате созданы опытные образцы комбинированного инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 и названного «сверло-резьбофрезой» (рис.3). Инструмент предназначен для изготовления отверстий с резьбой от М27x2 до М42x2.

На основе анализа принципиальных кинематических схем резания по классификации профессора Г.И. Грановского разработано шестнадцать схем обработки отверстий сложного профиля, содержащих резьбовой участок, реализующих планетарное движение. Предложена система зависимостей для обоснования рациональной схемы обработки отверстий сложного профиля с правой и левой резьбой, а также установлена возможность обработки одним типоразмером комбинированного инструмента нескольких типоразмеров глухих и сквозных отверстий сложного профиля путем увеличения диаметров отверстий цилиндрической части и под резьбу расточной частью комбинированного инструмента от 25 мм до 40 мм.

Авторами разработана методика расчета геометрических и конструктивных параметров инструмента, которая позволяет получать рациональные значения этих параметров в зависимости от характеристик обрабатываемого и инструментального материала, а также параметров сложнопрофильного отверстия.

Технологические возможности

обработка совокупности различных поверхностей отверстия производится одним инструментом за один технологический переход;
получение отверстий как в сплошном материале, так и в подготовленном отверстии;
обработка нескольких типоразмеров отверстий с резьбой одного шага за счет возможности увеличения диаметра просверленного отверстия расточной частью сверло-резьбофрезы;
возможность получения в одном отверстии нескольких соосных участков резьбы с одинаковым шагом одним инструментом;
возможность получения фаски любого профиля на торце отверстия;
возможность работы на оборудовании, обеспечивающем обработку одновременно по трем координатам;
обработка отверстий с резьбой в диапазоне размеров М12…М42;
возможность обработки одним инструментом отверстий: с правой и левой резьбой, а также с многозаходной и однозаходной резьбой.

Промышленная апробация

Изготовленные опытные образцы сверло-резьбофрез прошли промышленную апробацию на РКЗ ГКНПЦ им. Хруничева (обработка одним инструментом отверстий с резьбой М27x2, М33x2, М42x2 в алюминиевом сплаве АМг6) и ОАО «Серпуховский завод «Металлист» (обработка отверстий с резьбой М27x2 в стали 45). Испытания показали повышение производительности обработки сложнопрофильных отверстий с резьбовым участком сверло-резьбофрезой по сравнению с использованием набора стандартных инструментов (сверло, зенковка, метчик), возможность формирования одним инструментом отверстий большего размера (М33x2, М42x2) при сохранении их качества (степень точности - 6Н, R_a<=2,5 мкм), а также сверло-резьбофреза была признана перспективным инструментом для получения отверстий сложного профиля в деталях из алюминиевых сплавов на станках с ЧПУ фрезерно-расточной группы и обрабатывающих центрах.

Руководители направления