Устройство для токарной обработки наружной поверхности осесимметричной детали

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для высокоточной токарной обработки наружных поверхностей осесимметричных деталей, в частности для токарной обработки валов на универсальных станках в обрабатывающем производстве. Устройство для токарной обработки наружной поверхности осесимметричной детали содержит резцедержатель с установленными в осевом направлении черновым и чистовым резцами. Указанные резцы установлены со смещением в осевом направлении на постоянную величину. Обе державки резца оснащены встроенными упругими элементами. Чистовой резец установлен из условия снятия припуска, равного величине выступов шероховатости обрабатываемой поверхности от обработки черновым резцом. Между указанными резцами установлена балка, выполненная со встроенным упругим элементом и обеспечивающая передачу колебаний от чернового резца к чистовому. Параллельно балке установлен гидравлический демпфер, обеспечивающий сдвиг колебаний по фазе чистового резца относительно чернового. Повышается точность и качество обработки путем снижения шероховатости и уменьшение энергоемкости процесса чистого точения за счет использования энергии разрушения металла на черновом точении и высокочастотных колебаний чистового резца, равной частоте ламелизации стружки. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки, в частности к обработке наружных поверхностей осесимметричных деталей на токарных станках. Известно устройство для одновременной черновой и чистовой обработки поверхностей тел вращения, содержащее два резца. Чистовой резец повернут относительно чернового резца и закреплен на оправке с возможностью угловой регулировки. [1].

Недостатком данного устройства является невозможность плавного регулирования углового положения чистового резца в процессе резания в функции режимов точения. Регулирование углового положения резцов с помощью прокладок не позволяет осуществить непрерывную и плавную регулировку.

Известно устройство для обработки внутренних поверхностей, выбранное в качестве прототипа, содержащее два резца, установленных на один и тот же диаметральный размер и смещенных в осевом направлении на величину, обеспечивающую снятие чистовым резцом гребешков, оставшихся после черного точения. Расчет величины смещения чистового резца рассчитывается по аналитической формуле предварительно. [2].

Недостатком данного устройства является сложность тонкой настройки чистового резца на чистовой размер-диаметр детали. Поверхность детали имеет тот же профиль шероховатости, что и при черновой обработке только меньше по высоте. В устройстве нет контроля за износом режущей части резца. Точность обработки не замеряется в процессе точения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности обработки и производительности с достижением следующих технических результатов: увеличение надежности работы инструмента за счет стабилизации высокочастотных колебаний инструмента, повышение точности и качества обработки путем снижения шероховатости и уменьшение энергоемкости процесса чистого точения за счет использования энергии разрушения металла на черновом точении и высокочастотных колебаний чистового резца, равной частоте ламелизации стружки.

Эта задача решается тем, что черновой и чистовой резцы установлены на один диаметральный размер и смещены в осевом направлении на постоянную величину. Оба резца оснащены встроенными упругими элементами и между ними в осевом направлении установлена балка с упругим элементом, передающая колебания от чернового резца чистовому. Параллельно балке установлен гидравлический демпфер, обеспечивающий сдвиг колебаний по фазе чистового резца относительно чернового. Чистовой резец установлен из условия снятия припуска, равного величине выступов шероховатости от обработки черновым резцом.

Оснащение резцов упругими элементами позволяет колебаться в заданных пределах в функции сил резания и использовать в качестве источника высокочастотных колебаний сам процесс резания. Балка, связывающая два резца и оснащенная упругим элементом, позволяет передать энергию процесса резания и частоту колебаний чистовому резцу. Встроенный демпфер между резцами обеспечивает сдвиг по фазе колебаний чистового резца, что снижает уровень шероховатости при чистовом точении. При такой настройке резцов чистовой резец не копирует винтовую поверхность, оставленную черновым резцом, а срезает выступы от чернового резца H до величины H₁. Кроме того чистовой резец снимает малую стружку и усилия резания следовательно малы и упругие перемещения чистового резца минимальны, что приводит к повышению точности обработки.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлен общий вид устройства для токарной обработки осесимметричных деталей, а на фиг. 2 схема образования шероховатости на обработанной поверхности.

Двухрезцовое устройство для токарной обработки осесимметричных деталей содержит черновой резец 1 с встроенным упругим элементом 2, чистовой резец 3 с встроенным упругим элементом 4, балку 5 с встроенным упругим элементом 6 и демпфер 7. Двухрезцовый блок закреплен в резцедержателе 8 относительно обрабатываемой детали 9. Профилограммы обработанной поверхности детали от чернового 10 и чистового точения 11.

Двухрезцовое устройство работает следующим образом. Блок резцов настраивают по эталону образцу на заданные диаметры, закрепляют в резцедержателе станка и подводят к обрабатываемой детали. Первым включается в процесс резания черновой резец 1, а далее через расстояние L начинает работать чистовой резец 3. В каждый резец встроены упругие элементы 2 и 4 с упругими элементами а и b (фиг. 1). Резцы соединены балкой 5 с встроенным упругим элементом 6 выполненного в виде прямоугольника, что позволяет обоим резцам колебаться в плоскости YOX в одном направлении. Параллельно балке 5 между резцами 1 и 3 встроен демпфер 7, корпус которого закреплен на державке резца 3, а шток поршень крепится на державке резца 1.

Чистовой резец 3 отстает по фазе от чернового резца 1, это происходит за счет работы демпфера 7, то осевое смещение чистового резца 3 относительно вершины чернового резца 1 происходит на угол β (угол запаздывания). Чистовой резец 3 не копирует винтовую поверхность, оставленную черновым резцом 1, а срезает вершины гребешков, оставляя на обработанной поверхности неровность высотой Н₁ меньшей неровности Н. Такая конструкция двух резцового блока позволяет колебаться чистовому резцу 3 в одном направлении с одинаковыми частотами.

Использование конструкции двухрезцового устройства позволяет повысить производительность обработки, качество и точность обработанной поверхности, улучшить надежность работы инструмента и обеспечить стабильность форм и размеров в эксплуатационный период работы детали.

Источники информации

1. А.С. СССР 319391 МПК B23b 29/03

2. А.С. СССР 397275 МПК B23b 29/03

Устройство для токарной обработки наружной поверхности осесимметричной детали, содержащее резцедержатель с установленными в осевом направлении черновым и чистовым резцами, отличающееся тем, что указанные резцы установлены со смещением в осевом направлении на постоянную величину и снабжены встроенными упругими элементами, причем чистовой резец установлен из условия снятия припуска, равного величине выступов шероховатости обрабатываемой поверхности от обработки черновым резцом, при этом устройство снабжено балкой, установленной между указанными резцами, выполненной со встроенным упругим элементом и обеспечивающей передачу колебаний от чернового резца к чистовому, и гидравлическим демпфером, установленным параллельно балке из условия обеспечения сдвига колебаний по фазе чистового резца относительно чернового.