Способ точения и устройство для его осуществления

Способ точения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

о6ислн и и

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

0 ) 60 3501

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлеио21,10.74 (21) 2068833/25 08 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.04.78.Бюллетень №1 5 (4Б) Дата опубликования описания 80.03,78 (51) М. Кл.

В 23 В (/00

Гасударственный квинтет

Совета Мнннстрвв СССР аа делам нзесретеннй и аткрытнй (53) УДК 621.941-1 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Е. Зльясберг и И. А. Савинов

Особое конструкторское бюро станкостроения Министерства станкостронтельтюй и инструментальной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТОЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБА ТОЧЕНИЯ

Изобретение относится к машинострмнию и может найти применение во всех отраслях его, в которых применяется обработка материалов резанием, в частности в станкостроении, 5

Известен способ точения, при котором увеличивают относительную амплитуду колебатятй в касательной плоскости по сравнению с соотношением амтвтитуд автоксетебаний

В касевтельной и нормальной l3IOCKOOTsx (1 ) )p

Известно тмаю устройство для осуществления способа точения, содержащее колебательный контур, выполненный в виде реэцедерmamas с резцовой оправкой, опирающейся иа гибкий елеме..т, например тюужйну, лежащую И на раздвижных опор ах (2), Предлагюмый способ отличются от известтеого тем, что, с целью повышения устойчивости против воэтвткновения вибраций, в колебательном касательном контуре выделяют 20 дополнительный касательный контур с относительно меньшими жесткостью и массой, чем в нормальном контуре, и вводят его в областьь резонанса с контуром норметьных ав гоколе баии й, М

Устройство, реатиэующее предлагаемый способ, отличавтся от известного тем, что, с целью выделения дополнительного касательного контура и настройки резцедержателя в резонанс, оправка установлена с возможностью качания в касательном наткравлении и снабжена юсущей деталью, на которой установлена с возможностью изменения инэрционная масса, На фиг 1 дана схема, поясняющая физическую сущность процесса резания; на фиг, 2 — конструктивная схема токарного устройства для осуществления предлагаемого способа виброустойчивого резания материалов; на фиг. 3 — разрез Б-S фиг 2; на фиг. 4.разрез В-В фиг, 2в на фиг. 5 — конструктивная схема расточной оправки для осуществления предлагаемого способа: на фиг. 6— разрез Г-Г фиг. 5; на фиг. 7 — pa@pea Д-Д

Фиг. 5 на фиг. 8 — разрез Е-Е фиг. 7; иа фиг, 9 - конструктивная схема торсионного шпинделя для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 10 — конструктивная схема торсионной оправки, выполненной как

6О 3501 часгь шпинделя специального расточного стан- (3) и (4). Дпя этого на суппорте станка ипи йа шпиндепьиой системе вьщепяется в

На физической схеью (см. фиг. 1) пока- . направлении у дополнительный копебатепьзан резец, срезающий спой 8 металла в рао- ный контур у с небольшой массой %y4wgy тачиваемом отверстии . Образующаяся с руж- у подпружиненной упругим элементом с мост"ка, сбегая по резцу под дэйотвием св ы ре- костью С < С цзнания Р, вызывает силу Трения Q,, воэдей- с:оотнощение С a C 6a

М тнощение ц и под рае тся таствуюшую на приведенную массу »»tl- ким, чтобы частота Ш контур б

pаюшУюся на упругое звено, имеющее жест- близка к собстивнной частоте системы

Ф кость С„, Перемещение х массы т, выэы,10 Предлагаемый способ позволяет подобрат веет колебание толщины ф срезаемого слоя соотношение амццитуд контуров А и . Я,„ и отсюда, в свою очередь, колебание силы повышающее устой

Х уу

Вышающее ус"гойчивость системы. резания Р, Следовательно, контур Х, в ко» Из ура н „„й тоРом действУют силы тРениЯ Я, ЯвпЯетсЯ . что влияние к ази влияние квази-демпфирующих членов на замкнутым. Естественное рассеяние энергии М повышение устой чивости увеличивается не колебаний в контуре определяется демпфиру- только при введении кон а (2 ющим звеном 6 ько и введении контура Ч 2) в обХ

Кроме воздействия на Величину сипы тре- вследствие уве иче

rate увегжчения постоянных (к и ния Q. > Сип а Резания P llplf возмущении Вы, при умен эывает колебание контура Ц в направлении о контуров у, О сц э цэ скорости Резания Ч, Этот контур состоит При этом сл и этом следует учитывать, что параиз массы тпу, УпРУгого Су и демп4ирующе- метРы контУР Ц го о эве ньев, тры контура при их варьировании мапо

Оу ° NIIIsBoT HB величину ОснОВной частоты систе»

Ксдебрние силы Р вызывют колебание скорости резания, имеющей вид V + „ ., Устройства, которые могут быть созданы где V — постоянная составцяЮЩая, а Ц по предо бу б переменная. по предпагжмому спосо работают следующим Образом.

При малом возмущении системы возмущение силы P запаздывает по отношению к воз-.,0опопнитепьный копебатепьный контур

М мущению х, а возмущение силы @ - по дпя осуществления способа виброустойчивого отношению к возмущению силы Р, Вследствие Резания при точении представляет собой реээапаздывания сип P и Ф в системе проис- цедержатепь, в котором качающаяся резцовая содит накоппе ше энергии, которое может оправка 1 (см, фиг, 2) несет резец 2, В пепривести к потере устойчивости, если естест- Реджй части оправки опирается посредством венное рассеяние энергии недостаточно. 5 призмы 3 на пружину 4 (см. фиг. 3), лежа72 x+7„x +к -«Ц, х2 шую на раздвижных опорах 5. Расстояние

Т + Т + между опорами 5, от которого зависит жесъйау Ту Ч кость пружины 4, может варьироваться посредством винта 6, удерживаемого в продольном

Р . х ку 9 направлении подшипником 7, закрепленным наT Q +Q =Р-Т х-Т ц (4) ружным Кольцом в пазу корпуса 8 устройсткк ку 2, ва. На резцовой оправке 1 помещается стой- ам пи туда колебаний контура Х, со- ка 9, несущая массу 10, которая перемещается ответствующая устойчивому предельному цик- по стойке. Перемещение массы 10 ьюняет

45 у „, Т„, г„„пропор- величину массы, приведенной к резцу, Реэцоционапьны Л,, р - коэффициент возму: — вая опРавка 1 дпя Уменьшения зоны нечУВС ния системы (сила, приходящаяся на еди- витепьности устройства направляется своими ницу перемещения Х ) ° боковыми поверхностями по роликам 11, свякоэффициент передачи системьц эаииым обоймами 12, перекатывающимися по

Hs и темь Уравнений (1) - (4) видно, опорам 13> закрепленным в корпусе 8, задчпе ны Т ц 1 g 1 х ° соде р» ни и конец Резцов Ой ollp авки 1 ре эцеде Рж а те еся в правых частях уравнений (3, 4) ля жестко опирается иа подшипники качения играют роль квази-демпфирующих, повышаю- 14. Лпя исключения раэмыканий оправки 1 и щих устойчивость системы, так как они ог- опоР 5 с пРУжиной 4, Резцовая оправка 1 раничивают величину энергии ксиебаний, воэ- притянута к корпусу . 8 вспомогательной пру1 никающей из-эа запаздывания сип 9 и g., жиной 15, Жесткость оправки и ее опоры в

Предп агммый способ повышения виброус ради аль ком направлении выбирается суще от» тойчивоси состоит в увеличении и,ияния при ванно большей жесткости основной системы t и и .. членов Tg, у ИТ, „у . а масса существенно меньшей. Поэтому впи-, по сравнению с другими членами уравжния янием параме гров дополнительного конгура

60 3501 на приведенные параметры контура Х можно пренебречь. Су.нественное значение имеют параметры устройства в направлении ц, так как жесткость в этом направлении может быть выбрана значительно ниже жесткости основной системы. Поэтому можно подобрать такое соотношение жесткости и массы колебательного контура устройства, при котором его собственная частота близка к частоте системы IIpH реза - и, I0

Реэцедержатель работает следующим образом.

В случае, когда виброустойчивость при ре— зании недостаточна, расстояние между опорами 5 пружины 4 устройства выбирается таким, чтобы жесткость в направлении у была 2-3 раза меньше жесткости основной системы, например шпинделя с изделием. Дальs f Ф нейшее повышение виброустойчивости достига.— ется перемещением (или сменой) массы 10 до достижения спокойного резания, Двигать массу

10 следует в сторону сближения собственной частоты колебаний контура Ц с частотой колебаний системы при резании, TD есть вводя контур у в область с резонанса с замкнутым 25 контуром Х . Возможен и обратный порядок настройки системы путем установления массы

10 в положение приблизительно обеспечивающее резонанс с дальнейшей подрегулировкой жесткости пружины 4. Настройка может быстЗ0

/ ро производиться при наличии таблицы величин частоты и жесткости в зависимости от положения опор 5 и массы 10 при различных комбинациях, При возмущении системы в процессе реза35 ния по направлению при указанной настройке, под влиянием колебаний силы резания, амплитуда резца в направлении у по отношению к амплитуде Х возрастает, вслецствие чего возрастает амплитуда скорости у и поступ40 ление энергии в контур Х уменьшается. Поэтому устойчивость системы при резании повышается, Относительное увеличение амплитуды колебаний у при возмущениях не отражается на качестве обработки, так как направ45 ление ц касательно обработанной поверхности.

Дополнительный колебательный контур цля повышения виброустойчивости при растачивании по предлагаемому способу представляет собой торсион (см. фиг, 8), содержащий оправку 16, вставленную, например, в конус шпинделя расточного станка. На конце оправки 16 смонтирована головка 17 на роликовой опоре 18 (см. фиг. 8), представляющая 55 собой массу дополнительного колебательного контура, На головке закреплен расточной резец. Головка подпружинена продольными плос, кими пружинами 19, перецние закругленные концы которых входят в отверстия головки.

Пружины 19, оасположенные с зазором в пазах 20 оправки, имеют в качестве опор сухарики 21, закрепленные в двух кольцах 22.

Щеки сухариков направляются в пазах и охватывают пружины. Кольца с сухариками можно закрепить на оправке при помощи винтов

23. Пружины 19 удерживают головку 17 от поворота силой резания. Поэтому головка 17 с пружинами 19 образует колебательный контур торсионного типа. В другом варианте, например, наружные пружины могут быть заменены внутренним закручивающимся пружинным стержнем. Масса головки 17 и жесткость пружин 19 подбирается так, чтобы собственная частота дополнительного колебательного

3. контура могла быть равной частоте автоколебаний при резании, а суммарная жесткость контура оправки существенно меньше жесткости одной оправки. Для расширения возможности использования устройства к головке может прикрепляться дополнительная масса, например кольцевая, к ее торцу

При растачивании торсион работает следующим образом.

Кольца 22 (главным образом передние) устанавливаются так, чтобы дополнительный контур попадал в резонансную область по отношению к оправке..

В процессе резания возникающее возмущение вызывает крутильные колебания резца увеличенной амплитуды, что ведет к повышению устойчивости системы.

Возможно также выполнение дополнительного колебательного контура (см, фиг, 9 ) цля осуществления прецлагаемого способа виброустойчивого резания в виде торсионного шпинделя. Шпиндель 24, вращающийся в подшипниках, несущий изделие 25, подпружинен относительно ведущего колеса 26 пружинами 27. Заделка пружины может быть вы— полнена так же, как в расточной оправке (см., фиг, 8). Шпиндель 24 и изделие 25 составляют между собой массу дополнительного контура. На фиг. 10 показано устройство для виброустойчивого растачивания, например, на специальных расточных станках, представляющее собой торсионное устройство, имеющее расточную головку 28, непосредственно составляющую часть шпинделя 29 расточного станка.

Формула изобретения

1. Способ точения, при котором увеличивают относительную амплитуцу колебаний в касательной плоскости по сравнению с соотношением амплитуд автоколебанпй в касательной и нормальной плоскостях, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения устойчивости против возникновения вибрации путем увеличения относительной ампли60 3501 туды, в касательном колебательном контуре выделяют дополнительный касательный контур с относительно меньшими жесткостью и массой, чем в нормальном контуре, -и вводят его в область резонанса с контуром нормальных автоколебаний.

2. Устройство,для осуществления способа точения по и. 1, содержащее колебательный контур, выполненный в виде резцедержателя с резцовой оправкой, опирающийся на гибкий элемент, например пружину, лежащую на раздвижных опорах, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения дополнительного касательного контура и настройки резце35 держателя в резонанс, оправка установлена с возможностью качания в касательном нап

pBBfleHHH и снабжена несущей деталью, на которой установлена с возможностью изменения инерционная масса.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе:

1, Эльясберг М. E. и др. Методические указания по расчету устойчивости процесса резания на станках. ОКБС, Ленинград, с.17, 18, 62, 63.

2. Библиотека технолога. Адаптивное уп равление станками, М., 1973, с. 233, рис. 3, 37.

60 3501

Составитель Л. Оболенская

Редактор А. Маркович Техред С, Беца Корректор А, Лакида

Заказ 1074/14 Тираж 1263 Подписное

UHHHflH Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж.-35, Раушская, наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4