Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок



Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок
Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок

 


Владельцы патента RU 2410207:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU)

Способ включает предварительное деформирование посредством выгиба в направлении, обратном выгибу нежесткого элемента под действием силы резания, и снятие припуска с одной стороны нежесткого элемента. Для повышения производительности и точности в процессе обработки поверхности действие силы резания, отгибающей обрабатываемый нежесткий элемент заготовки от инструмента, компенсируют воздействием усилий, приложенных с помощью упругой подпорки с внутренней стороны обрабатываемого нежесткого элемента. При этом обратный выгиб нежесткого элемента ограничивают. Обработку могут вести попутным фрезерованием. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к области металлообработки, к обработке плоских поверхностей точных нежестких деталей, например плит, планок и нежестких элементов корпусов.

Известен способ обработки плоских поверхностей нежестких заготовок (патент на изобретение №2198769, РФ, кл. В23С 3/00, 2003 г. - прототип), включающий в себя снятие припуска с одной стороны заготовки и ведение обработки по участкам, каждый последующий из которых обрабатывают с режимами, обеспечивающими формирование значения равнодействующей остаточных напряжений, противоположного значению равнодействующей остаточных напряжений на предыдущем смежном участке. Для расширения технологических возможностей и повышения производительности труда в процессе обработки деформируемые при резании слои металла на несмежных участках подвергают термическому воздействию. Обработку можно вести фрезерованием.

Недостатками данного способа являются низкая производительность и высокая трудоемкость.

Задача изобретения - повышение производительности труда, обеспечение получения высоких параметров точности обрабатываемых поверхностей нежестких элементов деталей.

Технический результат достигается тем, что способ включает снятие припуска с одной стороны заготовки, причем новым является то, что в процессе обработки поверхности действие силы резания, стремящейся отогнуть обрабатываемый нежесткий элемент заготовки от инструмента, компенсируют воздействием приложенных с внутренней стороны обрабатываемого нежесткого элемента усилий, при этом обрабатываемый нежесткий элемент предварительно деформируют (выгибают) в направлении, обратном предполагаемому выгибу детали, возникающему под действием силы резания; обратный выгиб детали ограничивают, при этом обработку ведут попутным фрезерованием.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

фиг.1 - схема предварительной деформации нежесткого элемента заготовки;

фиг.2 - схема деформации в сечении С обрабатываемой поверхности АВ;

фиг.3 - схема деформации в сечении В обрабатываемой поверхности АВ;

фиг.4 - нежесткий элемент детали с переменным сечением;

фиг.5 - усилия, возникающие при попутном фрезеровании;

фиг.6 - реакции и ;

фиг.7 - реакции и ;

фиг.8 - расчетная схема прогиба δ.

Фиг.4-8 представлены для объяснения использования рассматриваемого способа обработки поверхности нежесткого элемента на примере.

Суть способа заключается в том, что обрабатываемый нежесткий элемент заготовки необходимо предварительно отогнуть в направлении инструмента на величину Δ под действием усилия R2 и ограничить возможность его обратного выгиба в сечении А обрабатываемой поверхности АВ (фиг.1). При обработке поверхности АВ в сечении А прогиб должен равняться нулю. Величина предварительной деформации Δ определяется по формуле Δ=2δ;

где δ - деформация, вызванная действием силы резания, приложенной к середине обрабатываемой поверхности АВ в сечении С, а также реакциями R1 и R2 (фиг.2).

Значение величины прогиба δ, возникшего под действием силы резания и реакций и , определяется методами «сопротивления материалов», например по способу Верещагина. Реакции R1 и также определяются методами «сопротивления материалов» для статически неопределимых систем, например методом сил. При этом должно выполняться условие: прогибы в сечениях А и В обрабатываемой поверхности АВ под действием возникающих реакций и и силы резания, действующей непосредственно на сечение С, не возникают (фиг.2).

Используя методы «сопротивления материалов», например метод сил, необходимо также определить усилия и при условии: прогибы в сечениях А и В обрабатываемой поверхности АВ под действием возникающих в этих сечениях реакций и и силы резания, действующей непосредственно в сечении В, не возникают (фиг.3).

Усилия, приложенные в сечении В обрабатываемой поверхности АВ, изменяются в диапазоне от R2 до . По мере приближения участка приложения силы резания к сечению В усилие в нем будет изменяться, пока не достигнет максимального значения, равного значению усилия R*2. При этом деформация нежесткого обрабатываемого элемента в сечении В поверхности АВ будет изменяться от значения предварительной деформации Δ до 0.

Важным условием способа является то, что значение усилия R2 не может быть больше значения усилия .

В момент действия силы резания в сечении С прогиба не возникает. Это достигается за счет предварительной деформации Δ.

Использование способа продемонстрировано на примере. Имеется нежесткий элемент детали с переменным сечением (фиг.4). Материал детали - алюминиевый сплав. Обработку ведут попутным фрезерованием, используя цилиндрическую фрезу 2200-0141 ГОСТ 3752-71, диаметром D=50 мм, длиной L=80 мм и количеством зубьев z=12. Используется высокопроизводительное мощное оборудование с частотой вращения шпинделя n=600 об/мин и мощностью N>23 кВт.

1. Расчет режима резания. Определение составляющих силы резания.

Подача:

подача на зуб SZ=0,25 мм (по справочнику);

подача S=SZ·z=0,25·12=3 мм;

минутная подача

Скорость резания - окружная скорость фрезы:

коэффициенты Сϑ=133,5; q=0,45; х=0,3; y=0,4; u=0,1; p=0,1; m=0,33 (по справочнику);

стойкость инструмента Т=120 мин (по справочнику);

коэффициенты K=1,0; KПϑ=0,9; KИϑ=1,0 (по справочнику);

общий поправочный коэффициент на скорость резания

Kϑ·KПϑKИϑ=1,0·0,9·1,0=0,9;

ширина фрезерования В=68 мм;

Сила резания:

коэффициенты СP=68,2; х=0,86; y=0,72; u=1,0; q=0,86; w=0; K=1,0 (по справочнику);

Крутящий момент на шпинделе:

Мощность резания:

Усилия, возникающие при попутном фрезеровании (фиг.5):

вертикальная составляющая силы резания:

PV=0,9·PZ=12875,5 H·0,9=11587,9 H;

горизонтальная составляющая силы резания:

Ph=0,9·PZ=12875,5 H·0,9=11587,9 H;

момент, действующий на обрабатываемый элемент, определяется:

2. Определение усилий и методом сил (фиг.6).

Система канонических уравнений метода сил:

здесь Δij - перемещение в месте приложения единичной силы i в направлении этой силы от единичной силы j; Δip - перемещение в месте приложения единичной силы i от внешней нагрузки; - реакция i-ой опоры.

i=1, 2; j=1, 2.

Равенство обоих канонических уравнений системы нулю означает, что прогибы в местах расположения опор не возникают (фиг.2).

Δ1221.

Перемещения Δ11, Δ22, Δ21, Δ12, Δ1P и Δ2P определяются:

здесь n - число простых фигур, на которые разбивается сложная эпюра изгибающих моментов; E - модуль упругости, для алюминиевых сплавов Е=70 ГПа; IZ - осевой момент инерции; ω1i и ω2i - площади простых фигур на единичных эпюрах изгибающих моментов; и - ордината на единичной эпюре под центром тяжести фигуры с площадью ω1i и ω2i соответственно; ωPi - площадь простых фигур на грузовой эпюре изгибающих моментов.

Осевой момент инерции поперечного сечения А (фиг.4) равен:

а поперечного сечения Б (фиг.4) равен:

Значения коэффициентов системы канонических уравнений для случая нагружения по фиг.2 будут равны:

4. Определение прогиба δ (фиг.2).

Для определения прогиба δ воспользуемся правилом Верещагина:

где I1, I2 - осевые моменты инерции в поперечных сечениях участков (в сечении А и Б соответственно); ω1Pi и ω2Pi - площади простых фигур эпюр изгибающих моментов не участках с сечениями А и Б соответственно; M1i и M2i - ординаты на единичных эпюрах по центрам тяжести простых грузовых эпюр на участках с сечениями А и Б соответственно.

Прогиб нежесткого элемента δ возникает под действием силы резания и реакций подпорок и в месте приложения силы резания. На фиг.8 представлена расчетная схема прогиба δ.

Определение усилия R2.

Усилие R2 определяется по формуле:

Если принять с - жесткость конструкции упругой подпорки, равной

то Δ - предварительная деформация нежесткого элемента заготовки (фиг.1) будет определяться по формуле:

Δ=2δ=2·93=186 мкм,

получим:

R2=12180,39-12928·0,186=9775,78 H.

Таким образом, чтобы использовать рассматриваемый способ обработки, необходимо отогнуть нежесткий элемент заготовки в сечении В (фиг.1) на величину Δ=186 мкм, ограничить обратный прогиб в сечении А, создать в сечении В переменные усилия.

1. Способ обработки поверхностей нежестких элементов заготовок, включающий предварительное деформирование посредством выгиба в направлении, обратном выгибу нежесткого элемента под действием силы резания, и снятие припуска с одной стороны нежесткого элемента, отличающийся тем, что в процессе обработки поверхности действие силы резания, отгибающей обрабатываемый нежесткий элемент заготовки от инструмента, компенсируют воздействием усилий, приложенных с помощью упругой подпорки с внутренней стороны обрабатываемого нежесткого элемента, при этом обратный выгиб нежесткого элемента ограничивают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ведут попутным фрезерованием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для обработки армированных полимерных труб. .

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к станкам для обработки поверхностей корпусов автосцепок. .

Изобретение относится к области станкостроения, а именно к металлообрабатывающим станкам с программным управлением для обработки корпусных деталей малой жесткости, используемых, например, для фрезерования вафельного фона в обечайках и днищах, а также для фрезерования каналов пролива в стенках камер сгорания ракетных двигателей.

Изобретение относится к оборудованию для устранения локальных неровностей продольного и поперечного профиля рельса, в том числе в зоне сварных рельсовых стыков, методом профильного фрезерования.

Изобретение относится к способам изготовления металлических волокон. .

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. .

Изобретение относится к области обработки кромок, плит или панелей из вспененных материалов, например пенополистирола, в том числе фасонных кромок. .

Изобретение относится к области обработки резанием - фрезерованию концевой фрезой поверхностей сложного плоского контура, включающего два или более участка разной формы, в том числе фасонного и пересекающегося с ним прямолинейного

Изобретение относится к способам и устройствам для механической обработки иглофрезерованием с целью удаления с поверхности металлов шлака, продуктов коррозии, прокатной окалины, заусенцев, для резания металлов и предназначено для механизации снятия заусенцев, округления кромок и обработки плоскостей на фрезерных, многопозиционных и многооперационных станках

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может применяться при фрезеровании винтовых канавок с переменным шагом и радиусом профиля канавки на широкоуниверсальных фрезерных станках
Изобретение относится к электротехнике, в частности к изготовлению роторов электрических машин, и может использоваться при изготовлении кованных валов роторов синхронных турбодвигателей

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке деталей на фрезерных станках
Наверх