CC BY
39
УДК 621.923:621.922
Инструмент для финишной обработки отверстий
Ю. В. Димов, Д. Б. Подашев
В станкостроительной, авиационной и других отраслях промышленности широко используются гидро- и пневмосистемы, в узлах и деталях которых применяется механическая обработка с зачисткой, скруглением острых кромок и удалением заусенцев в отверстиях малых диаметров (1-8 мм), пересекающихся и имеющих значительную глубину. В большинстве случаев эти операции выполняются вручную и являются весьма трудоемкими. К способам зачистки отверстий и удаления в них заусенцев относятся следующие:
• поток свободного абразива;
• обработка лезвийным и абразивным инструментами;
• электрохимическое удаление материала;
• термохимический способ (термохлорный или термокислородный);
• химическое растворение;
• физическое воздействие (ультразвуковое, электроконтактное и импульсное);
• обработка эластичным абразивным и неабразивным инструментом.
Наиболее перспективным и простым в реализации инструментом для зачистки отверстий, снятия заусенцев, в том числе в пересекающихся отверстиях, является эластичный инструмент. Он позволяет закруглить острую кромку пересечения одного отверстия с другим за счет его деформации или изгибания под различными углами. Рассмотрим некоторые варианты решения данной проблемы указанным инструментом.
Для зачистки отверстий после сверления компания ASEA Industrial Robot System (США) [1] использует щетки в предлагаемых ею системах PIRB-6 и IRB-60. Применяется ерш для очистки внутренних поверхностей
труб в устройстве, предложенном в авторском свидетельстве I24868I [2].
В японской заявке 63-11263 [3] рассмотрена зачистка труб диаметром до 5 мм полировальными кружками (пластинками), выполненными из эластичного материала с абразивным покрытием. При этом наружный диаметр кружков на 0,1-0,2 мм больше внутреннего диаметра трубы. Кружкам сообщается возвратно-поступательное перемещение с помощью воздуха либо проволоки.
Для зачистки отверстий малого диаметра (0,3-1,2 мм) можно использовать инструмент из упругого элемента, например из проволоки [4]. При этом упругий элемент изгибается и ему сообщается вращательное движение.
Аналогично решается вопрос зачистки отверстий малого диаметра в японской заявке 60-217060 [5]. Через обрабатываемое отверстие пропускается алмазная проволока. Для натяжения ей сообщается колебательное движение. Сочетание вращения, продольного перемещения и осцилляции дает хорошие результаты. С двух сторон отверстия устанавливаются зажимы. Полировальный инструмент закладывается в отверстие и совершает возвратно-поступательное движение от торца к торцу под действием смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Используется эластичный инструмент, через каналы которого СОЖ попадает в зону резания [6].
Микроабразивные трубчатые щетки (Osborn Rechnung, Германия) предназначены для обработки отверстий диаметром от 0,7 мм [7]. Полимерно-абразивные нити, из которых изготавливают щетки, содержат 20-30 % абразива: для диаметров 0,7-3,5 мм используют SiC; для диаметров 4,2-25,8 мм — Al2O3; для диаметров 2,0-2,5 мм — алмазный порошок.
№ 4(64)/2011
Заусенцы удаляют металлическими щетками с алмазно-гальваническим покрытием. Такой инструмент обладает повышенной режущей способностью по сравнению с абразивными щетками на полимерной основе.
Перспективным является эластичный инструмент, изготовленный из полимерно-абразивных нитей. По сравнению с другими абразивными инструментами у него есть следующие преимущества:
• отсутствует необходимость править инструмент;
• не требуется точное профилирование инструмента при обработке фасонных поверхностей;
• не обязательно точно устанавливать инструмент относительно обрабатываемого изделия.
В зависимости от назначения волокна, из которых изготавливаются щетки, вырабатываются одним из следующих способов:
• порошок вводится в полимерный материал в жидкой фазе и распределяется по всей массе волокна;
• порошком насыщается только поверхность волокна на конечных стадиях его изготовления;
• изготавливается волокно с сердцевиной из ненасыщенного порошком полимера и оболочкой — из насыщенного;
• волокно изготавливается с сердцевиной, насыщенной порошком, оболочка — из обычного материала.
Используется и армирование концов волокон частицами абразива [8]. В качестве абра-
зивного порошка используются карбид кремния, электрокорунд различных марок, стекло, алмаз. При этом зернистость может быть в пределах 8-120 мкм. Максимально допустимая зернистость определяется толщиной волокна. При распределении порошка по всей массе волокна оптимальной концентрацией является 15-20 % по массе. В качестве полимерной основы волокон используются полиамид и другие полимеры.
Все инструменты, предложенные для обработки отверстий, в том числе пересекающихся отверстий, можно разделить на несколько групп:
• инструменты из шлифовальной шкурки (ШШ);
• инструменты, у которых рабочая поверхность — боковые стороны полимерно-абразивных нитей (плетеный, витой, пучок нитей, отдельные нити, между нитями размещена клееабразивная паста);
• инструменты из полимерно-абразивных нитей, торцы которых обеспечивают воздействие на поверхность (ерши, щетки);
• монолитные полимерно-абразивные инструменты (цельнопрессованные, секционные на стержне, шарнирные);
• инструмент для пластической деформации.
Классификация видов инструмента представлена в таблице. Применение приведенных в таблице инструментов расширяет технологические возможности машиностроительного предприятия для обеспечения требуемого качества выпускаемой продукции.
Классификация видов инструмента для обработки пересекающихся отверстий
№ п/п
Основные признаки
Эскиз
Характеристика
1.1
1.2
Инструменты из шлифовальной шкурки
1.3
Шайбы из ШШ закреплены на стержне. Между шайбами размещена пластичная паста
Лепестки из ШШ закреплены в цанге
ШШ закреплена на стержне и свернута в спираль Архимеда
Движение вращательное и возвратно-поступательное. Жесткое крепление на стержне обеспечивается пружинными шайбами
Движение вращательное и возвратно-поступательное. У-образные лепестки прижаты друг к другу или плоские лепестки зажаты в цангу
Движение вращательное и возвратно-поступательное. Крепление ШШ механическое или на клей
МЕТАШ100БРАБ0ТН
Продолжение табл.
№ п/п
Основные признаки
Эскиз
Характеристика
1.4
1.5
1.6
1.7
2 2.1
2.2
2.3
ТТТТТТ жестко закреплена на стержне через эластичный наполнитель
ТТТТТТ жестко закреплена на стержне с клееабразивной массой
Лепестки из ТТТТТТ закреплены на стержне параллельно его оси вращения
ТТ закреплена на эластичном надувном барабане
Движение вращательное и возвратно-поступательное. Формуют ТТТТТТ, свободное пространство заполняют по-лимеризующимся эластичным наполнителем
Движение вращательное и возвратно-поступательное. Формуют ТТТТТТ, свободное пространство заполняют клееабразивным наполнителем и сплющивают
Движение вращательное и возвратно-поступательное. Крепление лепестков механическое или на клей. Для гладких и пересекающихся отверстий
Движение вращательное и возвратно-поступательное. Эластичная абразивная лента крепится на клей по всей окружности, а жесткая -полосками вдоль барабана
Инструменты из полимерно-абразивных нитей
2.4
2.5
2.6
2.7
Одиночная полимерно-абразивная нить
Несколько переплетенных нитей
Нити, свитые в плетенку. Гибкий жгут без сердечника
Намотка полимерно-абразивной нити на трос. Трос эластичный
Между витками намотанных полимерно-абразивных нитей размещена клееабразив-ная масса. Трос эластичный
Оплетка сеткой из полимерно-абразивных нитей вокруг троса. Трос эластичный
Винтовая намотка полимерно-абразивной нити на эластичную трубку
I».».с.«.«.¡¡ЯтжЛ > Ф.а Ф а? Ф.# 9 V &
Обработка гладких и пересекающихся отверстий
Возможно увеличение жесткости и диаметра за счет создания внутреннего давления. Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
При вращении пучок увеличивается по размеру. Может быть с сердечником и без. Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий. В клееобразную массу может быть добавлен абразив
Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Возможно увеличение жесткости и диаметра за счет создания внутреннего давления. Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
МЕШПООБМБОТК|»
Продолжение табл.
№ п/п
Основные признаки
Эскиз
Характеристика
2.8
2.9
2.10
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Навивка полимерно-абразивной нити на упругий (волнообразный) стальной сердечник. Сердечник гибкий
Оплетка сеткой из полимерно-абразивных нитей на упругом (волнообразном) стальном сердечнике. Сердечник гибкий
Пучок полимерно-абразивных нитей закреплен с обоих торцов
Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
При вращении пучок увеличивается по размеру. Может быть с сердечником и без. Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Инструменты из полимерно-абразивных нитей
Ерш из полимерно-абразивных нитей или металлической проволоки с заполнением зластичной клееабразив-ной композицией. Сердечник гибкий
Ерш из полимерно-абразивных нитей или металлической проволоки, покрытой зернами алмаза. Сердечник гибкий
Широкий диапазон диаметров обрабатываемых отверстий гладких, изогнутых и пересекающихся. В клееобразную массу может быть добавлен абразив
Широкий диапазон диаметров обрабатываемых отверстий гладких, изогнутых и пересекающихся
Инструмент литой из полимерно-абразивной массы
Полимерно-абразивные «бусы» жестко закреплены на тросе (гибком вале)
Полимерно-абразивная цепь (типа шарнирной цепи)
Полимерно-абразивная трубка с помещенными в нее эластичными пробками
Полимерно-абразивная трубка с разрезами вдоль оси с образованием гофров. Внутри металлический сердечник. Сердечник может быть гибким (например, трос)
Эластичная трубка со слоем абразивных зерен. Деформируется при создании давления
«Бусы» отливаются при установленном тросе. Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Оси шарниров взаимно перпендикулярны. Обработка гладких, изогнутых и глухих отверстий
Трубка должна быть достаточно эластичной. Количество пробок — от одной до нескольких. Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Трубка разрезана в нескольких местах и сдвинута вдоль оси с помощью сердечника с образованием гофр, которые формируются кольцами. Обработка гладких и изогнутых отверстий
Давление создается рабочей средой. Обработка гладких и пересекающихся отверстий
Е ТАЛ Л О ОБ РАБО Т Kj
Окончание табл.
№ п/п Основные признаки Эскиз Характеристика
5 Инструмент из упругих стальных элементов
5.1 Раскатник Происходит одновременно обламывание и раскатка заусенцев. Возможно выдавливание металла в пересекающееся отверстие
5.2 Проволока, на поверхности которой размещена связка с абразивными частицами. Проволока из легированной стали или кварцевого стекла ......................................... Обработка гладких, изогнутых и пересекающихся отверстий
Литература
1. Gustafsson L. Deburring with on industrial robot // Society of Manufacturing Engineers. Technical Paper. 1983. N 677.19 p.
2. Ax. I24868I СССР. МКИ В08 В9/04, 1/100. Устройство для очистки внутренней поверхности труб [Текст] / Л. А. Шафранский, В. В. Клюев, Т. В. Шафранская № 3874314/29-12; заявл. 29.12.84. Бюл. 1986. № 29.
3. Заявка 63-11263 Япония. МКИ В24 В5/40. Способ полирования труб малых диаметров: [Текст] / Накаи Ацухиро; Тюкё кэмма. № 61-153631; заявл. 30.06.86; опубл. 18.01.88; Технология машиностроения. 1989. № 1.
4. А.с. 240006 ЧССР. МКИ В24В5/48. Полировальный инструмент для глубоких отверстий малых диаметров [Текст] / Alois Sedlar. № 5548-84; заявл. 19.07.84; опубл. 01.06.87; Технология машиностроения. 1988. № 2.
5. Заявка 60-217060 Япония. МКИ В24 В37/00.
Устройство для полирования отверстий: [Текст] / Исси Тосидзо; Кие каге. № 59-71857; заявл. 12.04.84; опубл. 30.10.85; Технология машиностроения. 1986. № 12.
6. А.с. 39684 НРБ. МКИ В24 В5/40. Устройство для гидромеханического полирования внутренних поверхностей / Петков Георги Костов, Стоев Стамен Недеячев и др. № 64191; заявл. 09.02.84; опубл. 29.08.86; Технология машиностроения. 1989. № 2.
7. Kleinsten Bohrungen optimal Entgraten // VDI Zeitschrift. 1993. 135. № 5. Spes. P. 47; То же: Удаление заусенцев из отверстий малого диаметра / / Технология машиностроения. 1994. № 1.
8. Krazer M. Methoden des mechanischen Entgratens // Metallhandwerk. 1988. Bd. 90, N 4. S. 345-350.
