ВИБРОСВЕРЛИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2010 года по МПК B23B35/00 

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно для использования на универсальных сверлильных станках для улучшения формообразования отверстий, например, для станков, имеющих вертикальный ход шпинделя.

Наиболее близким к заявляемому решению является вибросверлильное устройство (журнал «Вестник машиностроения», №1, 1962 г., с.69). Известное вибросверлильное устройство, содержащее вал-шпиндель с инструментом, упругие держатели и электродинамический вибровозбудитель, обеспечивающие вертикальное возвратно-поступательное перемещение инструмента.

К недостаткам данного устройства можно отнести следующее:

- низкая производительность и невысокое качество обработки изделий, что обусловлено узким диапазоном частот колебаний инструмента, сложностью передачи колебательного движения на режущий инструмент, невозможностью длительного использования стационарного постоянного магнита и плохое дробление стружки;

- ограниченная зона размещения изделия не позволяет обрабатывать изделия различных габаритов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является повышение производительности, точности обработки и снижение шероховатости поверхности изделий, а также расширение диапазона обрабатываемых изделий за счет управления стружкообразованием и интенсификации процесса дробления стружки.

Для решения этой задачи предлагается вибросверлильное устройство, содержащее вал-шпиндель с инструментом, упругие держатели и электродинамический вибровозбудитель, обеспечивающие вертикальное возвратно-поступательное перемещение инструмента и управляемую прерывистость процесса.

Новым является то, что вал-шпиндель, упругие держатели и электродинамический вибровозбудитель установлены внутри корпуса. Электродинамический вибровозбудитель имеет верхнюю катушку, подключенную к источнику постоянного тока, закрепленную неподвижно на верхней части корпуса. Катушка, подключенная к источнику постоянного тока, выполнена в виде цилиндрического каркаса с магнитопроводом и сердечником. Также электродинамический вибровозбудитель имеет установленную соосно с указанной катушкой с возможностью перемещения нижнюю катушку переменного тока. Катушка переменного тока имеет прямоугольный каркас с магнитопроводом и сердечник в виде набора прямоугольных пластин, что обеспечивает особый режим дробления стружки.

По второму пункту вибросверлильное устройство отличается тем, что корпус снабжен средствами присоединения к станку.

Такое выполнение вибросверлильного устройства обеспечивает повышение производительности, точности обработки и снижает шероховатость поверхности изделий за счет высокочастотных вибраций инструмента, а также за счет введения дополнительной знакопеременной силы в зону резания, кроме того, данные способ и устройство позволяют расширить диапазон обрабатываемых деталей. За счет крепления корпуса вибросверлильного устройства на шпинделе станка посредством средств присоединения возможна компоновка устройства к большинству сверлильных станков.

На чертеже показано предлагаемое вибросверлильное устройство в разрезе.

Предлагаемое вибросверлильное устройство содержит корпус 1, в котором установлены вал-шпиндель 2, гибкие держатели 3 и электродинамический вибровозбудитель, обеспечивающие вертикальное возвратно-поступательное перемещение инструмента.

Электродинамический вибровозбудитель имеет верхнюю катушку, подключенную к источнику постоянного тока, и установленную соосно с ней с возможностью перемещения нижнюю катушку постоянного тока. Верхняя катушка, подключенная к источнику постоянного тока, закреплена неподвижно на верхней части корпуса 1 и выполнена в виде цилиндрического каркаса 4 с магнитопроводом 5 и сердечником 6. Нижняя катушка переменного тока имеет прямоугольный каркас 7 с магнитопроводом 8 и сердечником в виде набора пластин 9. Нижняя катушка переменного тока имеет соединение с валом-шпинделем 2 через шарикоподшипник 10. В свою очередь, вал-шпиндель 2 связан со шпинделем станка (не показан) через передаточный механизм 11. На вале-шпинделе 2 закреплены подшипники 11, помещенные в корпусе 12.

Корпус 1 вибросверлильного устройства закреплен на шпинделе станка посредством средств присоединения 14.

Предлагаемое вибросверлильное устройство работает следующим образом.

Вертикальное возвратно-поступательное движение инструмент получает от вала-шпинделя 2, упругих держателей 3 и электродинамического вибровозбудителя, установленных в корпусе 1. Передача дополнительной энергии в зону резания осуществляется электродинамическим вибровозбудителем, имеющим верхнюю катушку, подключенную к источнику постоянного тока, и нижнюю катушку переменного тока. Так как верхняя катушка, подключенная к источнику постоянного тока, выполнена в виде цилиндрического каркаса 4 с магнитопроводом 5 и сердечником 6, создается постоянное магнитное поле. Нижняя катушка переменного тока имеет прямоугольный каркас 7 с магнитопроводом 8 и сердечником в виде набора прямоугольных пластин 9 и подключена к источнику переменного тока, генератору колебаний, усилителю сигнала. При этом создается одноименное силовое магнитное поле между катушками электродинамического вибровозбудителя. За счет того, что верхняя катушка, подключенная к источнику постоянного тока, закреплена на верхней части корпуса 1, а нижняя катушка установлена соосно с ней с возможностью перемещения, нижняя катушка переменного тока отталкивается от верхней катушки и перемещается вдоль своей оси вниз, перемещая и вал-шпиндель 2 с инструментом, при этом упругие держатели 3 прогибаются. При прекращении действия усилия со стороны катушек электродинамического вибровозбудителя в исходное положение нижнюю катушку переменного тока и вал-шпиндель 2 с инструментом возвращают упругие держатели 3. Вращательное движение на вал-шпиндель 2 передается от шпинделя станка через передаточный механизм 10. На валу-шпинделе 2 крепятся подшипники 12, помещенные в корпус 13 для придания валу-шпинделю 2 дополнительной жесткости, возможности равномерного вращения и осевого возвратно-поступательного перемещения.

Подача в процессе сверления передается вибросверлильной установке за счет крепления корпуса 1 вибросверлильной установки посредством средств присоединения 14 на шпинделе станка.

Опытно подтверждено использование данного вибросверлильного устройства при повышении толщины среза сплавов от 0,03 до 0,16 мм/об позволило уменьшить износ инструмента на 24-27%, а также повысить точность обработки и улучшить на 12-15% качество обработки.

Вибросверлильное устройство предназначено для использования на универсальных сверлильных станках. Устройство содержит установленные внутри корпуса вал-шпиндель с инструментом, упругие держатели и электродинамический вибровозбудитель, обеспечивающие вертикальное возвратно-поступательное перемещение инструмента. Электродинамический вибровозбудитель содержит верхнюю катушку, подключенную к источнику постоянного тока, закрепленную неподвижно на верхней части корпуса и выполненную в виде цилиндрического каркаса с магнитопроводом и сердечником, и установленную соосно с ней с возможностью осевого перемещения нижнюю катушку переменного тока, которая имеет прямоугольный каркас с магнитопроводом и сердечник в виде набора прямоугольных пластин, соединенных с валом-шпинделем и инструментом. Корпус может быть снабжен средствами адаптации устройства к станкам. Повышается производительность и точность обработки изделий, а также снижается шероховатость поверхности и расширяется диапазон обрабатываемых изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Вибросверлильное устройство, содержащее вал-шпиндель с инструментом, упругие держатели и электродинамический вибровозбудитель, обеспечивающие вертикальное возвратно-поступательное перемещение инструмента, отличающееся тем, что вал-шпиндель, упругие держатели и электродинамический вибровозбудитель установлены внутри корпуса, электродинамический вибровозбудитель содержит верхнюю катушку, подключенную к источнику постоянного тока, закрепленную неподвижно на верхней части корпуса и выполненную в виде цилиндрического каркаса с магнитопроводом и сердечником, и установленную соосно с ней с возможностью осевого перемещения нижнюю катушку переменного тока, которая имеет прямоугольный каркас с магнитопроводом и сердечник в виде набора прямоугольных пластин, соединенных с валом-шпинделем и инструментом.

2. Вибросверлильное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен средствами адаптации устройства к станкам.