Устройство для обработки с вибрациями нежестких цилиндрических деталей

 

Изобретение относится к токарной обработке нежестких цилиндрических деталей . Целью изобретения является повышение точности обработки за счет снижения интенсивности действия на деталь радиальной составляющей силы резания. Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 2. К переднему концу преобразователя прикреплен резцедержатель 3, поддерживаемый мембраной 4. На внутренней стороне переднего конца преобразователя закреплен стержень 5, образующий магнитную систему с сердечником электромагнитного датчика 6 перемещений. К выходу датчика 6 подключен фильтр 8, устраняющий возможность самовозбуждения системы на паразитных частотах. Выход фильтра связан с генератором импульсов, один из выходов которого подключен через блок 14 скважности и преобразователь 13 к датчику 12, контролирующему величину деформации обрабатываемой детали. 4 ил. i СО // со Oi 4 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„, 1301648

А1 (я) 4 В 23 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3954052/31-08 (22) 19.09.85 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) Е. В. Пашков и Б. В. Погорелов (53) 621.91 (088.8) (56) Подураев В. Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970, с. 270. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ С

ВИБРАЦИЯМИ НЕЖЕСТКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к токарной обработке нежестких цилиндрических деталей. Целью изобретения является повышение точности обработки за счет снижения интенсивности действия на деталь радиальной составляющей силы резания. Устройство содержит магнитострикционный преобразователь 2. К переднему концу преобразователя прикреплен резцедержатель 3, поддерживаемый мембраной 4. На внутренней стороне переднего конца преобразователя закреплен стержень 5, образующий магнитную систему с сердечником электромагнитного датчика 6 перемещений. К выходу датчика 6 подключен фильтр 8, устраняющий возможность самовозбуждения системы на паразитных частотах. Выход фильтра связан с генератором импульсов, один из выходов которого подключен через блок 14 скважности и преобразователь 13 к датчику 12, контролирующему величину деформации обрабатываемой детали. 4 ил.

1301648

Py == N coscc + F l ) At l A t2

Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности к токарной обработке нежестких деталей типа гильз, цилиндров, стаканов, втулок, валов и т. п.

Целью изобретения является повышение точности обработки за счет несимметричной формы колебаний инструмента, что позволяет уменьшить величину деформации обрабатываемой детали от действия радиальной составляющей силы резания и облегчить процесс стружкообразования.

На фиг.1 показано устройство с блоксхемой управления, общий вид; на фиг.2— схема действия сил резания при обычном точении; на фиг.3 — схема действия сил при наложении на резец вибрации в радиальном направлении; на фиг.4 — графики перемещения инструмента и изменения импульса радиальной составляющей силы резания.

Устройство для обработки с вибрациями нежестких цилиндрических деталей состоит из устанавливаемого на суппорте токарного станка полого корпуса 1, внутри которого консольно закреплен (припаян) магнитострикционный преобразователь 2 в виде пакета пермендюровых пластин. К переднему, обращенному к обрабатываемой детали, концу преобразователя припаян резцедержатель 3, поддерживаемый мембраной 4, закрепленной по краям в корпусе. На внутренней стороне переднего конца преобразователя закреплен (припаян) стержень 5, проходящий через отверстия в задней части преобразователя и стенке корпуса и являющийся подвижной частью (якорем) магнитной системы электромагнитного датчика 6, предназначенного для контроля частоты и колебания переднего конца преобразователя с резцедержателем и резцом 7. К выходу датчика 6 подключен фильтр 8, устраняющий возможность самовозбуждения системы на паразитных частотах и настроенный на заданную частоту преобразователя. Выход фильтра 8 связан с генератором 9 импульсов, запитываемым от источника 10 питания. Для контроля величин деформации (прогибов) обрабатываемой детали 11 от действия радиальной составляющей силы резания P предусмотрен датчик 12 (например, индуктивный), выход которого через запитываемый от ИП (источника питания) 10 преобразователь 13 и блок 14 скважности связан с генератором 9 импульсов, подключенным через двухкаскадный усилитель 15 к обмотке преобразователя. Для охлаждения преобразователя в корпусе предусмотрены каналы для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЯ) от системы охлаждения станка.

Устройство функционирует следующим образом.

При обработке нежестких деталей без вибрации (фиг.2) величина радиальной составляющей силы резания Р„определяется из известного выражения где N — сила, действующая на деталь со стороны режущего инструмента;

Fl — сила трения, создаваемая движе5 нием стружки по передней поверхности инструмента; а — задний угол инструмента.

Эта сила вызывает прогибы как всей детали, закрепленной, например, в передней

10 и задней бабках станка, так и локальные прогибы (деформации) стенки цилиндрической детали, обращенной к режущему инструменту. Придание режущему инструменту симметричных (гармонических) в пределах одного периода колебаний t. p различной частоты (низкочастотных, высокочастотных и ультразвуковых), что имеет место при использовании известных устройств, когда

20 где Atl — время врезания инструмента;

Atz — время отвода инструмента, способствует улучшению стружкообразования, но «е позволяет целенаправлено скольлибо существенно уменьшить Р„, что объясняется практическим равенством сил Fl и F (фиг.3), приводящим к неравенству

F1Atl + NqcosaAt1 ) Е2Л12, где FlAtl — импульс Р„при врезании резца;

Г Л4 — импльс Ру при отводе резца;

NqcosnAti — импульс силы, действующей на деталь со стороны задней поверхности резца, показывающий, что деталь будет на протяжении обработки протерпевать деформа35 ции Р,, ухудшающие точность обработки.

Предлагаемое устройство позволяет придать резцу несимметричные в пределах одного периода колебания, когда Atl (Л1 .

Соответствующие этому перемещения режущего инструмента и изменения импульса Р„ при врезании и отводе показаны на фиг.4.

Увеличение времени отвода инструмента

Л4 обеспечивает равенство импульсов Р,, т. е.

45 Р1Л1! + N cosaAtl = Г Л12.

Обеспечиваемое при этом равенство площадей Sl и S, характеризующих измененение импульса (количество движения) обрабатываемой детали при врезании и отводе инструмента, показывает, что деталь в среднем за период не претерпевает деформацией от действия Ry.

Достигается это тем, что по команде от датчика 12, контролирующего величину прогиба стенки детали 11, блок 14 скважности

55 изменяет скважность (симметричность) пилообразного напряжения, подаваемого на генератор 9 импульсов, сигналы с которого, усиливаемые двухкаскадным усилителем 15, 1301648

Формула изобретения

Риг. У подаются на обмотку магнитострикционного преобразователя 2, вызывая колебания его переднего конца вместе с резцом 7 в радиальном направлении относительно места заделки заднего конца в корпусе 1. При увеличении деформации детали 11 блок 14 скважности увеличивает время отвода инструмента Л1г путем уменьшения скорости спада пилообразного напряжения, что приводит к увеличению импульса силы при отводе инструмента F At и позволяет детали за счет упругости вернуться к заданному положению относительно линии центров станка.

Более того, дальнейшее увеличение F At дает возможность осуществить подачу детали на резец без перемещения каретки суппорта, что способствует получению более высокой точности отработки подачи. Постоянство частоты колебаний переднего конца преобразователя поддерживается, как было указано, с помощью датчика 6. Перемещения стержня 5, располо- 20 женного с зазором Л = О,1 — 0,5 мм относительно датчиков 6, возбуждают напряжение на выходной обмотке датчика 6, которые через фильтр 8, настроенный на заданную частоту, подаются на генератор 9 импульсов.

Проведенное на вычислительном комплексе «Электроника ДЗ-28» моделирование процесса обработки нежестокого стального цилиндра диаметром 80 мм, толщиной стенки 3 мм, при скорости резания 20 м/мин, глубине резания 0,5 мм, подаче 0,05 мм/об твердосплавными резцами с углом резания

75, главным углом в плане 45, о наложении ультразвуковых колебаний частотой

20 кГц и амплитудой 0,02 мм показало, что при Ati = 0,25 tnep наблюдается равенство импульсов Р„при врезании и отводе инструмента.

При глубине резания, равной 0,75 мми и при неизменности остальных параметров процесса резания, равенство импульсов осуществляется при М1 = 0,1735tnep, Устройство для обработки с вибрациями нежестких цилиндрических деталей, содержащее резец, закрепленный на исполнительном механизме, связанном с источником питания и предназначенном для возбуждения колебаний резца относительно детали, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обработки, исполнитепьный механизм выполнен в виде магнитострикционного преобразователя, размещенного внутри цилиндрической расточки корпуса и закрепленного в нем консольно с помощью мембраны, соединенной с передней частью расточки корпуса и магнитострикционного преобразователя, причем в преобразователе и задней части корпуса выполнено отверстие, в котором размещен стержень, соединенный одним концом с передней частью указанного преобразователя, а другой конец стержня предназначен для взаимодействия с введенным в устройство датчиком перемещений, соединенным через фильтр, генератор импульсов и усилитель с магнитострикционным преобразователем, кроме того в устройство введены последовательно соединенные датчик размера детали, преобразователь, блок скважности, соединенный с вторым входом генератора импульсов, третий вход которого соединен с источником питания, а второй выход последнего соединен с преобразователем.

1301648

Ру

Составитель В. Алексеенко

Редактор А. Ворович Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 927/16 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4