СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ВНУТРЕННИХ РЕЗЬБ ОСЕВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ С НАЛОЖЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 2005 года по МПК B23G1/16 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов резанием на операциях обработки резьбовых отверстий в заготовках из различных материалов осевым инструментом, в частности, при резании глубоких резьб метчиками малого диаметра (1-6 мм).

Известен способ нарезания внутренних резьб, при котором на заготовку в направлении оси режущего инструмента накладывают ультразвуковые колебания (УЗК) постоянной частоты и амплитуды (Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970. С.328). Возбуждение колебаний в зоне резания приводит к снижению крутящего момента, улучшению отвода и дробления стружки.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе нарезания внутренних резьб при наложении УЗК на заготовку большой массы необходимо применение колебаний большой мощности. При этом происходит заметное снижение эффективности процесса с увеличением глубины обрабатываемого отверстия. Последнее связано с тем, что при увеличении глубины обрабатываемого отверстия транспортирование смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) усложнено из-за относительной стесненности зоны резания, что в свою очередь ведет к росту температуры, ухудшению дробления и вывода стружки и приводит к значительному снижению периода стойкости режущего инструмента или к его заклиниванию и поломке.

Наиболее близким к заявленному изобретению, по совокупности признаков, является выбранный в качестве прототипа способ нарезания внутренних резьб (Прогрессивная технология металлообработки: Опыт ленинградских предприятий / Сост. В.А.Волосатов. - Л.: Лениздат, 1985. - С.66), включающий в себя наложение на метчик УЗК с постоянной частотой и амплитудой в направлении его оси. В результате происходит снижение сил резания, улучшаются вывод и дробление стружки, повышается производительность обработки и период стойкости режущего инструмента. При использовании СОЖ происходит активация жидкости, попадающей в зазор между инструментом и заготовкой. В результате в СОЖ возникает кавитация, что приводит к улучшению проникающих, охлаждающих и других ее функциональных свойств.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится то, что в известном способе нарезания внутренних резьб колебания передаются преимущественно перпендикулярно к линии действия главной силы резания Р_Z, поэтому необходимо применение колебаний большой мощности (сравнимой с мощностью резания). Кроме того, для сообщения вращающемуся инструменту УЗК требуются специальные приспособления (вибрационные головки), которые обладают малой надежностью. Также при использовании СОЖ реализация ее функциональных свойств ограничивается параметрами выходного сигнала, поступающего на излучатель с генератора. Синусоидальная форма сигнала не дает полностью реализовать эффект кавитации, способствующей протеканию процесса проникновения СОЖ в зону резания по той причине, что для каждой частоты УЗК существует верхний предел размеров газовых пузырьков, являющихся зародышами кавитации: в процессе кавитации участвуют лишь те пузырьки, размер которых меньше резонансных (Зарембо Л.К. Введение в нелинейную акустику / Л.К.Зарембо, В.А.Красильников. - М.: Наука, - 1966, - с.262).

Технический результат - увеличение производительности обработки при обеспечении заданного качества обработанных деталей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что, как и при известном способе нарезания резьб осевым инструментом с наложением ультразвуковых колебаний, при котором используют осевой инструмент в виде метчика и подают смазочно-охлаждающую жидкость, производят наложение УЗК на режущий инструмент, особенность заключается в том, что УЗК, модулированные по частоте, накладывают на метчик под углом, обеспечивающим вибрации инструмента в направлении, перпендикулярном режущей кромке.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство 1, расположенное перпендикулярно режущей кромке режущего инструмента, содержит волновод 2 с направляющей вилкой, через который УЗК передаются метчику 3, установленному в патрон 4.

Способ осуществляют следующим образом. Наложение УЗК на СОЖ приводит к возникновению в ней высоких мгновенных давлений. При этом происходит кавитация жидкости, образование и колебание газовых полостей, ударных волн, вызывающих макро- и микропотоки СОЖ в зоне резания. Это способствует улучшению проникновения частиц СОЖ в зону контакта инструмент-заготовка-стружка. Улучшаются условия работы режущего инструмента, облегчается выход стружки, уменьшается температура в зоне резания. Направление колебаний - перпендикулярно главной составляющей силы резания P_Z, позволяет превратить контакт инструмента с заготовкой из постоянного в квазипрерывистый, что улучшает проникновение СОЖ и значительно снижает силы трения. Частотная модуляция сигнала существенно увеличивает диапазон размера пузырьков, участвующих в кавитации. Поэтому происходит более полное использование энергии УЗК, что повышает эффективность обработки.

Это решение позволит снизить мощность источника колебаний и более полно использовать энергию УЗ-поля. Кроме того, использование УЗК, модулированных по частоте, позволяет существенно уменьшить коэффициент трения инструмента о заготовку и значительно расширить диапазон размеров пузырьков, участвующих в кавитационных процессах, что в свою очередь приведет к увеличению периода стойкости режущего инструмента и производительности обработки.

Изо6ретение относится к области машиностроения, обработке глубоких резьб метчиками малого диаметра. Способ нарезания внутренних резьб осевым инструментом с наложением ультразвуковых колебаний, при котором используют осевой инструмент в виде метчика и подают смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) в зону резания. Для увеличения производительности обработки при обеспечении заданного качества обработанных деталей на метчик накладывают модулированные по частоте ультразвуковые колебания под углом, обеспечивающим вибрации в направлении, перпендикулярном режущей кромке. 1 ил.

Способ нарезания внутренних резьб осевым инструментом с наложением ультразвуковых колебаний, при котором используют осевой инструмент в виде метчика и подают смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) в зону резания, отличающийся тем, что на метчик накладывают модулированные по частоте ультразвуковые колебания под углом, обеспечивающим вибрации в направлении, перпендикулярном режущей кромке.