Способ прерывистого иглофрезерования

 

Изобретение относится к способам зачистки и резания поверхностей металлов. Способ прерывистого иглофрезерования заключается в прижиме с натягом к обрабатываемой поверхности продольно перемещающейся детали вращающейся иглофрезы с ворсом из стальных пружинных проволочных элементов. Новым в этом способе является то, что рабочая поверхность проволочного ворса иглофрезы имеет профиль в виде правильного многоугольника, при этом расстояние от середины грани многоугольника до описанной вокруг него окружности находится в пределах одной-трех величин наибольшего натяга иглофрезы в процессе работы, а подача и скорость связаны определенным соотношением. 2 ил.

Изобретение относится к способам зачистки и резания поверхностей металлов.

Известен способ прерывистого иглофрезерования, заключающийся в прижиме с натягом к обрабатываемой поверхности продольно перемещающейся детали вращающейся иглофрезы с ворсом из стальных пружинных проволочных элементов и прерывистой рабочей поверхностью, рабочая поверхность проволочного ворса иглофрезы имеет волнистую форму и соответственно профиль в виде волнистой линии круга, при этом высота волнообразного выступа от его средней линии соответствует наибольшей величине поджима (натяга) иглофрезы в процессе работы.

Недостатком этого способа является то, что проволочные элементы выступов ворса иглофрезы имеют криволинейный профиль торцовой поверхности, что затрудняет их внедрение в обрабатываемую поверхность металла и тем самым понижает производительность и качество обработки.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является способ обдирочно-зачистного иголофрезерования, заключающийся в прижиме с натягом к обрабатываемой поверхности продольно перемещающейся детали вращающейся иглофрезы с ворсом из стальных пружинных проволочных элементов и пазами на рабочей поверхности, рабочая часть иглофрезы выполнена в виде чередующихся проволочных секций трапецеидального и треугольного профиля, при этом скорость относительного продольного перемещения обрабатываемой детали и иглофрезы и частота вращения иглофрезы связаны определенным соотношением.

Одним из недостатков этого способа иглофрезерования является то, что рабочие проволочные элементы секций трапецеидального профиля иглофрезы имеют угол заострения практически прямой, т.е. равный 90^о, что затрудняет их врезание в обрабатываемую поверхность металла и в итоге повышает производительность и качество предварительной (обдирочной) обработки.

Другим недостатком указанного способа иглофрезерования является то, что проволочные секции треугольного профиля имеют ограниченное количество рабочих проволочных элементов и соответственно недостаточную жесткость, что уменьшает их силовое воздействие на обрабатываемую поверхность металла и понижает производительность обработки, а рабочие проволочные элементы имеют чpезмерно острые углы заострения, что снижает их износостойкость и качество обработки.

Предлагаемый способ прерывистого иглофрезерования отличается от прототипа тем, что рабочая поверхность проволочного ворса иглофрезы имеет профиль в виде правильного многоугольника, при этом расстояние от середины грани многоугольника до описанной вокруг него окружности находится в пределах одной-трех величин наибольшего натяга иглофрезы в процессе работы, благодаря чему обеспечивается усиление эффекта резания и уменьшение эффекта поверхностной пластической деформации обрабатываемого металла, что в итоге повышает производительность и качество обработки.

На фиг.1 изображена схема установки иглофрезы при обработке плоской детали; на фиг.2 схема контакта проволочных элементов иглофрезы с поверхностью детали.

Способ прерывистого иглофрезерования заключается в прижиме с натягом к обрабатываемой поверхности продольно перемещающейся детали 1 (фиг.1) вращающейся иглофрезы 2 с ворсом из стальных пружинных проволочных элементов, рабочая поверхность 3 проволочного ворса иглофрезы имеет профиль в виде правильного многоугольника, при этом расстояние от средины грани многоугольника до описанной вокруг него окружности находится в пределах одной-трех величин наибольшего натяга иглофрезы в процессе работы, т.е. расстояния, на которое сближаются иглофреза и обрабатываемая деталь от плоскости их касания во взаимно перпендикулярном направлении. Рабочая поверхность проволочного ворса в форме правильного многоугольника получается путем его шлифования после сборки иглофрезы. В качестве ворса иглофрезы применяется стальная пружинная проволока диаметром 0,50; 0,56; 0,60; 0,63; 0,70 мм.

Проволочный ворс может подвергаться термической обработке (закалке и отпуску) после сборки иглофрезы.

Благодаря тому, что рабочая поверхность проволочного ворса иглофрезы имеет профиль в виде правильного многоугольника, при этом расстояние от середины грани многоугольника до описанной вокруг него окружности находится в пределах одно-трех величин наибольшего натяга иглофрезы в процессе работы, обеспечивается образование проволочных элементов в виде усеченного круглого цилиндра с разными углами заострения, постепенно уменьшающимся от угла 90^о проволочных элементов, расположенных посередине грани периметра проволочного ворса, до острых углов проволочных элементов, расположенных у кромок граней (фиг. 2), уменьшение числа проволочных элементов каждой грани периметра проволочного ворса, непосредственно взаимодействующих с обрабатываемой поверхностью детали, что усиливает эффект резания и уменьшает эффект поверхностной пластической деформации обрабатываемого металла, а в итоге повышает производительность и качество обработки.

Первый ряд рабочих проволочных элементов иглофрезы в процессе работы опирается на следующие за ним другие ряды проволочных элементов, которые передают ему силу своей упругости деформации и тем самым увеличивают его силу воздействия на обрабатываемую поверхность металла, что в итоге обеспечивает эффект сосредоточенного суммарного силового воздействия пучков проволочных элементов ворса иглофрезы на обрабатываемую поверхность.

Данный способ иглофрезерования может применяться ля зачистной и отделочно-зачистной обработки поверхностей металлов.

Для осуществления указанного способа иглофрезерования в режиме отделочно-зачистной обработки (зачистка и резание) необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса иглофрезы были выше соответственно твердости и предела прочности при растяжении обрабатываемого металла примерно в 1,6-1,8 раза, соотношение свободной длины проволочных элементов и наименьшего радиуса инерции их поперечного сечения находилось в пределах 50-100, коэффициент плотности проволочного ворса находился в пределах 0,785-0,890.

Величину наибольшего натяга (прижима) иглофрезы можно определить из соотношения 3 30, где l свободная длина рабочих проволочных элементов в процессе работы, мм; f прогиб проволочных элементов в процессе работы, мм; и натяг иглофрезы в процессе работы, мм.

Окружная скорость иглофрезы составляет U_и 3-20 м/с при зачистной обработке и U_и 1-3 м/с при отделочно-зачистной обработке.

Продольную подачу можно определить из выражения S_прод L ˙ n_и, где S_прод продольная подача, мм/мин; L величина относительного продольного перемещения обрабатываемой детали за один оборот иглофрезы, соответствующая длине зоны рабочего контакта иглофрезы с обрабатываемой поверхностью, мм; n_и частота вращения иглофрезы, мин^-1.

Благодаря наличию угловых выступов у проволочного ворса иглофрезы рабочий контакт проволочных элементов с обрабатываемой поверхностью происходит с разной интенсивностью, большей на половине длины рабочей зоны со стороны входа проволочных элементов и меньшей на другой половине при выходе проволочных элементов из рабочей зоны. В связи с этим при определении продольной подачи надо исходить из длины зоны рабочего контакта в пределах 1/2 1L. При удалении с обрабатываемой поверхности грубых ликвидов необходимо устанавливать меньшую подачу и соответственно принимать в расчетах меньшую длину зоны рабочего контакта, т.е. 1/2L.

Тогда выражение для определения продольной подачи примет вид соотношения ≅ ≅ 1 При иглофрезеровании с рациональным соотношением окружной скорости иглофрезы и продольной подачи превалирующим является механический фактор, а не тепловой, в связи с чем структурнофазовые изменения в поверхностном слое обработанного металла практически не происходят.

При иглофрезеровании происходит упругий контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью металла, поэтому при зачистной и отделочно-зачистной обработке твердость обработанной поверхности практически не повышается.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРЕРЫВИСТОГО ИГЛОФРЕЗЕРОВАНИЯ, при котором вращающуюся иглофрезу с ворсом из стальных пружинных проволочных элементов прижимают с натягом к обрабатываемой поверхности детали, которую продольно перемещают, отличающийся тем, что иглофрезу берут с профилем рабочей поверхности в виде правильного многоугольника, при этом расстояние от середины грани многоугольника до описанной вокруг него окружности находится в пределах одной-трех величин наибольшего натяга иглофрезы, а отношение величины продольной подачи иглофрезы к частоте ее вращения и величине относительного продольного перемещения обрабатываемой детали за один оборот иглофрезы находится в пределах где n_и- частота вращения иглофрезы - 127 - 382 мин^-1; α - величина относительного продольного перемещения обрабатываемой детали за один оборот иглофрезы, соответствующая длина зоны рабочего контакта иглофрезы с обрабатываемой поверхностью составляет 1 - 40 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2