Способ сверления отверстий и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием. Цель изобретения - повышение производительности и стойкости спиральных сверл при обработке неполнопрофильных отверстий. На шпиндель 1 устанавливают упругоинерционный элемент 2. Упругая часть последнего выполнена в виде стержня 3 и инерционной части 4, включающей в себя хвостовик 5 с установленным на нем сверлильным патроном 6. Дополнительный инерционный элемент 7 размещен на инерционной части 4 и крепится к стержню 3 для снижения частоты собственных крутильных и продольных колебаний режущей части 8 сверла 9. Под действием крутящего момента и осевой силы, воспринимаемых сверлильным патроном 6, стержень 3 элемента 2 деформируется и совершает продольные и крутильные колебания относительно шпинделя 1. При этом инерционная часть 4, а следовательно, и зона крепления сверла 9 совершают крутильные и продольные колебания относительно шпинделя 1 с частотами, обеспечивающими снижение частот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до величин соответственно не менее, чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущающих колебаний. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН (51)5 В 23 В 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4373358/31-08 (22) 21,12,87 (46) 30.04.90.Бюл. Е 16 (71) Челябинский политехнический институт им,Ленинского комсомола (72) С,Г.Лакирев и В.П,Пургин (53) 621,952,5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР, И 1 22088 1 KJI В 23 В 35/00, 1 984 °

:(54) СПОСОБ СВЕРЛКНИЯ ОТВЕРСТИЙ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

„„80„„156О4 1 3

2 (57) Изобретение относится к обработке металлов рез "íèåì, Цель изобрете.ния — повьппение производительно с= и и стойкости спиральных сверл при =бработке неполнопрофильных отверстн:».

На шпиндель 1 устанавливают упругоинерционный элемент 2. Упругая часть последнего выполнена в виде стержня

3 и инерционной части 4, включающей в себя хвостовик 5 с установленным на нем сверлильным патроном 6, Дополнительный инерционный элемент 7 раз15б0413 мещен на инерционной части 4 и крепится к стержню 3 для снижения частоты собственных крутильных и продольных колебаний режущей части 8 сверла 9. Под действием крутящего момента и осевой силы, воспринимаемых сверлильным патроном 6, стержень 3 элемента 2 деформируется и совершает продольные и крутильные колебаННа orHocHTenz Ho шпинделя 1, При

Изобретение относится к обработке металлов резанием.

Целью изобретения является повышение производительности н стойкости спиральных сверл при обработке непол- 2 нопрофильных отверстий

На фиг.1 изображен график изменений амплитуды крутильных деформаций сверла от частоты возмущений при нагруженни инструмента крутящим моментом; на фиг,2 — график изменения амплитуды крутильных колебаний при иагружении сверла осевой. силой; на фиг,3 — груфик крутилькых деформаций сверла при совместном нагружении крутящим моментом и осевой силой; на фиг.4 — устройство дпя сверления, Способ обработки заключается в том, что сверление деталей с неполнопрофильными отверстиями производят инструментом, . частоту собственных крутильных и продольных колебаний когорого снижают. до величин соответственно не менее чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущающих нагрузок. 40

Снижение частоты собственных 1футильных и продольных колебаний инстру-. мента обеспечивается упругоинерционным элементом, При этом снижение упомянутых частот не менее чем в

1 5 и 1 25 раза по сравнению с час- тотой возмущающих нагрузок обеспечивает снижение амплитуды деформационных крутильнйх колебаний спираль > сверл до величины Не превьппаю 5О щей деформации инструмента при его статическом нагружении (фиг, 1-3), Указанные пределы снижения часто" ты крутильных и нродольных колебаний определены экспериментально, Исследовали деформации сверл диаметром 1 — 5 мм. с углом наклона струэтом инерционная часть 4, а следова— тельно, и зона крепления сверла 9 совершают крутильные и продольные колебания относительно шпинделя 1 с частотами, обеспечивающими снижение частот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до величин соответственно не менее, чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущаю õ колебаний. 2 с.п,ф-лы, 4 ил. жечных канавок 20-30". Определяли влияние частоты нагружения инструмента на величину его деформаций, . При экспериментальных исследованиях сверло нагружали только крутящим моментом, только осевой силой или комплексно крутящим моментом и осевой силой, Комплексное нагруже å обеспечивалось при обработке образцов, а нагружение крутящим моментом и осевой силой осуществляли специальными нагружателями, Величина крутильных деформаций инструмента при периодическом нагружении его крутящим моментом не превышала деформаций при статическом нагружении крутящим моментом той,же величины при частоте возмущающих нагрузок не менее чем в 1,5 раза больше частоты собственных крутильвых колебаний сверл.

Крутильные деформации инструмента при его нагружении осевой силой, происходящие в связи с наличием у сверл спиральной части, достигали максимальных значений при постоянной частоте возмущающей нагрузки у сверл с наибольшим углом наклона стружечных канавок, т,е, тогда, когда перекрестная жесткость принимала наибольшие значения, Под возмущающими нагрузками имеются в виду нагрузки, действующие на инструмент в процессе резания, в частности крутящий момент от тангенциальной составляющей силы реза ния и ее осевая составляющая.

Параметры упругоинерционного элемента назначают в зависимости от параметров инструмента в соответствии со следующими неравенствами соответственно при крутильных и продольных колебаниях сверла:

) с ...0413

Р к 1z Р 1<1 з

tg †-- — t а, а1 ° » ак, Ск Рк1» P

) а — — - . — —— акгСк» ак» " а к а к 1 кз а к» Рк1»

IP — -tg — — - - (I к Ск ах акзС- „ а к С кз Рк1 Р1»1з а » С »з Р к1 „„Рк1з — — — tg -- — tg (З -ь » а„ С„ a„z а1 3 а к С 1,» " а,, а„ ар Ci»z Рл1» Рл1

t к — — с — - — ал С„» а„, апг

Рл1з

"g — — ) алз

Рл1ч., Рл1з а tg ал + л ап2Сл3

Рл1» Рп1з

tg — — -+1 а> а лъ ап" С лЗ ап С„„

3 О, а „ Сл

1 где Х,m моменты инерции и масса инерционной части элемента; собственные частоты IIDo дольи::х и крутильк.1х колебаний, Р„= 11 /1,25, P „= M / 1,з, а л», P„l» < ал Слз Рл1»

mP »-g -= (1л с>

Сл а»»» а»»»С 1»z +»7z сд — частота возмущающих нагрузок; ?$

1 1 1 9 1 $ соОтветственно цливы упругой части дополнительного элемента, цилиндрической и спиральной частей сверла;

С„,,С, — продольная и крутильная 3р жесткости упругой части упругоинерционного злемен" та", С Д 9 С iz прОдОльная и Крутильная жест ко сти цилиндрической части сверла;

С„,С < — продольная и крутильная жесткости спиральной части сверла; а„,,а „, — скорости распространения . 0 продольных и крутильных колебаний в упругой части упругоинерционного элемента; а„», а „ — скорости распространения 45 продольных и крутильных . колебаний в цилиндрической части сверла; а„,а к — скорости распространения продольных и крутильных 5Q колебаний в спиральной части сверла.

Устройство для осуществления спо.— соба обработки содержит шпиндель 1, предназначенный для связи с приводом вращения и осевого перемещения

: (не показан ), На шпиндель 1 устанавливают упругоинерционный элемент 2, упругая часть которого выполнена в виде стержня 3 и инерционной час-.и, включающей в себя хвостовик 5 с ус1 тановленным Н» нем зажи1п,1м устройством — сверлилыжм патрано1. й, до-:о.:.нительный инерционный элемент 7 и участок его крепления «а у-ру-.îii стержне 3 элемента 2, обеспечивающие снижение частоты собственных круч:: I-, ных и продольных колебаний режущей части 8 спирального сверла 9, состоя-щего из спиральной 10 и цилиндрической ll частей, Одним концом стержень

3 соединен со шпинделем 1, а другим концом жестко связал с инерционной частью 4, Устройство работает следующим образом, Периодически изменяющиеся силы резания воздействуют на режущую ч сть

8 сверла 9, деформируя его спирал ную 10 и цилиндрическую 1 части, I i.óтящий момент и Осевые нагрузки воспринимаются сверлильным патроном Ь. входящим в инерционную часть 4 элемента 2, Под действием крутящего омента и осевой силы упругий стержень 3 элемента 2 деформируется и совершает продольные и крутильные колебания относительно шпинделя 1 станка. Частоты этих колебаний зависят от крутильной С „, и продольной С л, жестко сти упруго го стержня 3, скоростей распространения колебаний а 1, и а„,, а также момента инерции

I и массы m инерционной части 4 элемента 2, При выполнении указаннь1х ограничений инерционная часть 4, а слеловательно,и зона крепления сверла 9 совершают крутильные и продольные колебания относительно шпинделя 1 станка с частотами, обеспечивающими снижение частот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до ве15б0413

Формула изобр.етения

Рк lэ а к C кг P„l Рк1г — — -) tg акэ a«C„„ ак акг ак С кэ Рк1 Рк1д ак1Скэ Pelf Рк1э

tg tg tg — -- — tg — -- — + 1 ) 0 а- кзС кг акг акэ акэСк1 a vi а кэ

a ffi Pff1 f g а гСю Рп1г Рпlэ an< Cog Pfflf Рп1г шр tg — — - 1- — — — tg — — — tg — — ) — — ——

& п1 дэ пг fI 2 адэ а гС„, а о р l Рп lэ

tg-- — -+1 ) 0

/ у а, Р 3 аагСпэ Ря1а

tg аяэСя1 à и<

f где Х вЂ” момент и

Рп 1э

f g а п,э а.

hf с„, 2. Устройство для сверления отвер стий, содержащее связанный с приволичин соответственно не менее чем в

1,5 и 1,25 раза ниже частoTbl возмущений, При этом соотношения частот возмущающих нагрузок к собственным частотам колебаний инструмента смешаются в зарезонансную область„в которой амплитуда деформационных колебаний не превышает величину деформаций инструмента при его статическом10 нагружении, 1, Способ сверления отверстий. при котором связанному со шпинделем сверлу и детали сообщают относительные движения вращения и подачи, о т1 ак Р11 . а ко э Рк1

1Р -- — tg { 1- — — - tg — — -tQ к С ак1 à уэску à кг ап Спэ

«э tg аяэ Ся нерции инерционной части

Р„ — частота собственных крутильных колебаний, Рк = 1р5р где <д — частота возмущающих нагру зок, .а„, - скоросты распространения крутильных колебаний в упругой части упругоинерционного элемента;

1, — длина упругой части упругоинерционного элемента; а — скорость распространения ,кг крутильных колебаний в цилиндрической части сверла;

С„э — крутильная жесткость спиральной части сверла;

1г - длина цилиндрической части сверла;

1э — длина спиральной части сверла;

С кг — крутильная жесткость цилиндрической части сверла;

С, — крутильная жесткость упругой части упругоинерционного элемента; л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и стойкости спиральных сверл при обработке неполнопрофильных отверстий, определяют частоту возмущающих нагрузок и устанавливают частоту собственных крутильных и продольных колебаний сверла меньшей в 1„5 и

1,25 раза по сравнению с частотой возмущающих нагрузок, при этом используют упругоинерционный элемент, который размещают между сверлом и шпинделем, а его параметры назначают в соответствии со следующими не1 равенствами соответственно при крутильных и продольклх колебаний.сверла: скорость распространения крутильных колебаний в спиральной части сверла; масса инерционной части, частота собственных продольныхх колебаний. Рл

= u/1,25; скорость распространения продольных колебаний в упругой части упругоинерционного элемента; скорость распространения продольных колебаний в цилиндрической части сверла; продольная жесткость спиральной части сверла; продольная жесткость цилиндрической части сверла; продольная жесткость упругой части упругоинерционного элемента; скорость распространения продольных колебаний в спиральной части сверла, (, г, ;

3 0 (3 дом вращения и осевого пере..;:-..шепия шпиндель, несущий сверло, о т л и чающее ся тем, что, сцелью повышения производительности стойкос5 ти спиральных сверл при обработке неполнспрофильных отверстий, устройство снабжено упругоинерционным элементом, упругая часть которого вы13

j ( полнена в виде стержня, соед.i. синего одним концоM со шп1 нделем, а другим концом жестко связанного с инерционной частью, в которой закреплено сверло, при этом на инерционной части размещен введенный в устройство дополнительный инерционный элемент.!

560413

Составитель Г. Сиротовская

Редактор М,Циткииа Техред М.Ходанич Корректор ц,Ревская

Тираж 699 Заказ 945

Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, f0f