Инструментальная оправка с динамическим гасителем колебаний

 

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОПРАВКА С ДИНАМИЧЕСКИМ ГАСИТЕЛЕМ КОЛЕБАНИИ , содержащая Kopinyc, инерционное тело, размещенное на двух упруго-демпфирующих элементах, установленных на корпусе , и поджимную гайку, отличающаяся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, инерционное тело выполнено с криволинейными поверхностями, а упруго-демпфирующие элементы снабжены криволинейными упругими лепестками для взаимодействия с криволинейными поверхностями инерционного тела. (Л Х) со 00 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SUÄÄ1093435

3(5р В 23 С 5 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3501507/25-08 (22) 19.10.82 (46) 23.05.84. Бюл. № 19 (72) В. И. Петров (71) Ленинградский ордена Ленина и орде- на Красного Знамени механический институт (53) 621.952.5 (088.8) (56) 1. Патент Франции № 138016, кл. В 23 Р F 06 f, опублик. 1965. (54) (57) ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОПРАВКА С ДИНАМИЧЕСКИМ ГАСИТЕЛЕМ КОЛЕБАНИЙ, содержащая корпус, инерционноЕ тело, размещенное на двух упруго-демпфирующих элементах, установленных на корпусе, и поджимную гайку, отличающаяся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, инерционное тело выполнено с криволинейными поверхностями, а упруго-демпфирующие элементы снабжены криволинейными упругими лепестками для взаимодействия с криволинейными поверхностями инерционного тела.

1093435 сухое трение между инерционным телом и упруго-демпфирующими элементами. Энергия вибраций инструмента в известной оп20 равке рассеивается только за счет внутреннего трения в резиновых элементах динамических гасителей, в которых имеются фрикционные стыки инерционного тела с упругодемпфирующими элементами. Указанные недостатки известной оправки не позволяют гасить вибрации инструмента в широком диапазоне изменения частоты.

Целью изобретения является повышение виброустойчивости инструментальной оправки. 30

Указанная цель достигается тем, что в инструментальной оправке с динамическим гасителем колебаний, содержащей корпус, инерционное тело, размещенное на двух упруго-демпфирующих элементах, установленных на корпусе, и подвижную гайку, инерционное тело выполнено с криволинейными поверхностями, а упруго-демпфирующие элементы снабжены криволинейными

35 упругими лепестками для взаимодеиствия с криволинейными поверхностями инерционного тела.

На фиг. 1 изображена предлагаемая инструментальная оправка с динамическим га40 сителем колебаний для торцовой фрезы; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3— оправка с динамическим гасителем колебаний для дисковой фрезы.

Инструментальная оправка с динамическим гасителем колебаний состоит из корпуса 1, инерционного тела 2, двух упругодемпфирующих элементов 3 и 4 и поджим45 ной гайки 5. Инерционное тело 2 выполнено в виде втулки и размещено на упруго-демпфирующих элементах 3 и 4, которые установлены на корпусе 1, либо на его наружной (фиг. 1) или внутренней (фиг. 3) поверхностях. Каждый упруго-демпфирующий элемент 3 и 4 выполнен в виде, цилиндрической втулки б, имеющей на конце, обращенном к центру инерционного тела 2, криволинейные упругие лепестки 7.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, а более конкретно — к инструментальным оправкам для крепления фаз при обработке на консольных оправках с большим вылетом.

Известна инструментальная оправка с динамическим гасителем колебаний, содержащая корпус, инерционное тело, выполненное в виде втулки, размещенной на двух упруro-демпфирующих элементах, установленных на корпусе, и подвижную гайку, упруго-дем-10 пфирующие элементы которой выполнены в виде колец из резины (1).

Недостатками известной оправки является то, что динамический гаситель колебаний имеет узкую полосу гашения вибраций, не имеет возможности регулировки жесткости упруго-демпфирующих элементов и в нем отсутствуют элементы, обеспечивающие

Поверхности S контакта инерционного тела 2 с криволинейными упругими лепестками 7 и поверхности S, контакта криволинейных упругих лепестков 7 с инерционным телом 2 выполнены в виде криволинейных поверхностей вращения. Линии, образующие криволинейные поверхности S и S< вращения, могут являться в частности соответственно дугами окружностей радиусов г и r, {г>г,) либо представлять собой дугу параболы и дугу окружности. При выборе формы поверхностей S и $1 необходимо соблюдать следующие условия: наименьший угол ck между осью 00 оправки и нормалями NN к поверхностям S< и S контакта криволинейных упругих лепестков 7 и инерционного тела 2 в точках К их касания лежит в пределах

15 — 75 .

Оправка с динамическим гасителем колебаний работает следующим образом.

В процессе фрезерования наблюдаются изгибные и крутильные колебания фрезерной оправки. Энергия этих колебаний передается от корпуса 1 оправки упруго-демпфирующим элементам 3 и 4 и далее инерционному телу 2. Последнее, перемещаясь относительно корпуса 1, деформирует криволинейные упругие лепестки 7 элементов 3 и 4. Лепестки 7 играют роль пружин. Так как поверхности S u S контакта инерционного тела 2 и криволийейных упругих лепестков 7 выполнены в виде криволинейных поверхностей вращения так, что наименьший угол о(между осью 00 оправки и нормалями NN к этим поверхностям в точках их касания лежит в пределах 15 — 75, то в процессе деформации лепестков 7 имеет место скольжение поверхностей S инерционного тела 2 относительно поверхностей S> лепестков 7. Во фрикционном стыке возникают диссипативные силы сухого трения, способствующие гашению изгибных вибраций оправки. Так например, если силы трения на двух диаметрально противоположных лепестках 7 направлены по касательным вдоль этих лепестков, то на двух других также диаметрально противоположных лепестках 7, расположенных по окружности под углом

90 к первой паре лепестков, силы трения направлены по касательным поперек лепестков.

При крутильных колебаниях оправки наблюдаются не только линейные колебания инерционного тела 2 в плоскости, перпендикулярной оси оправки, но и его угловые колебания. При этих колебаниях поверхности

S и S< также скользят относительно друг друга, а в точках К их контакта возникают дополнительные силы трения, направленные по касательным, лежащим в плоскости, перпендикулярной оси оправки, к линиям их контакта, Для реализации указанных явлений необходимо, чтобы наименьший угол с между осью оправки и нормалями к поверхнос1093435. тям S, и S контакта криволинейных упругих лепестков 7 и инерционного тела 2 в точках

К их контакта лежал в пределах 15 — 75 .

При несоблюдении этого условия эффект гашения вибраций незначителен или отсутствует полностью, либо имеет место потеря виброустойчивости. Применение оправки с динамическим гасителем колебаний, в которой угол а меньше 15 или больше 75, может привести к отрицательному явлению — к сильной раскачке системы в доре- 10 зонансной области. Так, если угол at меньше

15, то при таком угле и коэффициенте трения в точках контакта f 0,25 происходит заклинивание инерционного тела 2 в упруго-демпфирующих элементах 3 и 4. При углева, большем 75, инерционные силы, действующие на инерционное тело 2, лежат в конусе трения. Это означает, что нет относительного смещения инерционного тела 2 и лепестков 7 упруго-демпфирующих элементов 3 и 4. При несоблюдении условия at = 20

=15 — 75 фрикционные стыки в оправке практически отсутствуют, а вместе с ними отсутствуют и эффективные диссипативные силы сухого трения. При равенстве относительного смещения инерционного тела 2 и корпуса 1 величине радиального зазора меж- 25 ду ними происходят соударение и рассеяние энергии колебаний. После удара происходит изменение направления вектора скорости инерционного тела 2, ранее накопленная потенциальная энергия лепестков 7 переходит частично в кинетическую энергию инерционного тела 2.

Таким образом, повышение виброустойчивости оправки достигается путем реализации в ней эффективных фрикционных сил сухого трения, потерь энергии колебаний при неупругом ударе инерционного тела 2 с корпусом 1 и внутреннего трения, возникаюшего в процессе деформации упруго-демпфирующих элементов 3 и 4, в частности их криволинейных упругих лепестков 7, выполняю-. ших роль пружин. 40

Оправка с динамическим гасителем колебаний обладает свойством гасить вибрации, возникающие в технологической системе, в довольно широком диапазоне частот. Широкая полоса гашения колебаний динамического гасителя обеспечена нелинейностью упругой характеристики упруго-демпфируюших элементов 3 и 4.

Криволинейные упругие лепестки 7 элементов 3 и 4 представляют собой по существу балки переменного сечения, изгибная жесткость которых в любой рассматриваемый момент времени зависит не только от поперечного сечения, но и от координаты точки К контакта лепестка с инерционным телом 2. Чем ближе точка К к оси оправки, тем выше жесткость лепестка. В зависимости от уровня и частоты вибраций, изменяя жесткость лепестков 7 и перемещая поджимную гайку 5, можно существенно расширить возможности динамического гасителя.

При вращении поджимной гайки 5 осуществляется относительное осевое смещение упpyro-демпфирующих элементов 3 и 4. При уменьшении расстояния между упруго-демпфирующими элементами 3 и 4 точки К контакта поверхностей S и S, перемещаются ближе к оси оправки. При этом изменяется предварительное поджатие упруго-демпфирующих элементов 3 и 4. В зависимости от положения поджимной гайки, форм поверхностей S u Sq и геометрических размеров лепестков 7 можно регулировать жесткость динамического гасителя колебаний в довольно широком диапазоне.

Следовательно, поджимная гайка 5 позволяет изменять эквивалентные порциальные частоты динамического гасителя в-три и более раз. Это в свою очередь позволяет применять оправку для различных режимов резания.

Использование изобретения позволяет повысить производительность обработки путем гашения вибраций в широком диапазоне частот на различных режимах резания.

1093435

Редактор В. Данко

Заказ 3346/9

Составитель В. Иванов

Техред И. Верес Корректор А. Дзятко

Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4