Антивибрационная державка Российский патент 2019 года по МПК B23B29/02 

Описание патента на изобретение RU2707454C1

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, токарно-расточным, фрезерным и др. державкам для металлорежущих станков и может быть использовано в инструментальной оснастке многоцелевых станков.

Известна конструкция борштанги – державки для растачивания глубоких отверстий. В кольцевой полости корпуса установлена гильза. Между поверхностями трубы и гильзы с ребрами создан зазор. Зазор заполнен виброгасящей жидкостью. В процессе резания возникают крутильные колебания, которые вызывают относительные угловые перемещения гильзы и трубы, что изменяет зазор между боковыми поверхностями ребер, вызывая перетекание жидкости, вследствие чего и происходит гашение крутильных колебаний.

Основным недостатком известной борштанги является вероятность утечки виброгасящей жидкости, что, в конечном счете, снижает эффективность ее использования [Патент РФ №2014965, 1994].

Более близким к предлагаемому изобретению является держатель инструмента с демпфирующим элементом в виде удлиненного тела, установленного в полости и закрытым корпусом. Демпфирующий элемент представляет собой средство только радиального поглощения и снабжен по меньшей мере одним упруго-деформируемым элементом вблизи каждого конца [Патент Франция №519192].

Основным недостатком является сложность конструкции, ненадежность конструкции вследствие ее низкой жесткости и большого диаметра отверстия под демпфирующий элемент.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение самогенерируемых колебаний в инструментальных оправках и аналогичных приспособлениях. Это решение основано на использовании технологии, в которой силы передаются от оправки к демпфирующему телу, причем упругие элементы подвержены воздействию по существу сил сдвига.

На рис.1 - схема растачивания.

На рис. 2 - антивибрационная державка.

На рис. 3 - крепление режущей головки: а - расточная головка; б - фрезерная головка

Антивибрационная державка (Рис. 2) содержит цилиндрический корпус 1 со сквозным ступенчатым отверстием 3 для подачи смазочно- охлаждающей жидкости (СОЖ) и размещения демпфирующего элемента 2. Демпфирующий элемент размещается в отверстии корпуса 1. Для установки в корпус 1 демпфирующий элемент 2 может быть выполнен как развертка цилиндра, что упрощает установку демпфирующего элемента из различных неметаллических материалов. Место для крепления позволяет устанавливать расточные, фрезерные и др. головки (Рис. 3).

Антивибрационная державка работает следующим образом. Cилы резания передаются от державки к демпфирующему элементу 2, который подвержен воздействию сил сдвига. По расчетным значениям радиальной силы (Fr), связанной с величиной скорости резания (2), и радиальной жесткости расточной оправки (kr) при известной длине державки, определяется отклонение δ в точке соприкосновения режущего инструмента и обрабатываемой поверхностью (1) и сравнивается с допуском Δ на размер. При условии δ ≥ Δ используется антивибрационная державка. В корпус 1 в расточку устанавливают демпфирующий элемент 2, который обеспечит уменьшение модуля упругости Е и отклонения δ до выполнения условия δ ≤ Δ.

На рис. 1 : Fr - радиальная составляющая силы резания; kr - радиальная жесткость расточной оправки; a – глубина резания, мм; n – частота вращения заготовки, мин-1.

Если длина державки l, то отклонение δ в точке соприкосновения режущего инструмента и обрабатываемой поверхностью будет:

(1)

где Fr - радиальная сила; kr = (3EI)/l3 - радиальная жесткость расточной оправки.

При точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении тангенциальную составляющую рассчитывают по формуле:

(2)

где: Сp; xp; yp; np - эмпирические коэффициент и показатели степени; t - глубина резания, мм; Kp = KMp·Kjp·Kgp·Klp·Krp - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Px=(0,1...0,25) · Pz; Py=(0,25...0,5) · Pz.

Радиальная составляющая силы резания Py (Fr) может вызвать продольный изгиб заготовки. Радиальное отклонение передается как погрешность формы растачиваемой поверхности, а его величина зависит от силы резания и жесткости в радиальном направлении. Если используется цилиндрическая расточная оправка, то:

I = πd4/64; kr = 3πEd4/64l3.

I = πd4/64; kr = 3πEd4/64l3.

Антивибрационная державка (Рис. 2) содержит цилиндрический корпус 1 со сквозным ступенчатым отверстием 3 для подачи СОЖ и размещения демпфирующего элемента 2. Демпфирующий элемент размещается в отверстии корпуса. Для установки в корпус демпфирующий элемент может быть выполнен как развертка цилиндра, что упрощает установку демпфирующего элемента из различных неметаллических материалов. Место для крепления позволяет устанавливать расточные, фрезерные и др. головки (Рис. 3).

Антивибрационная державка работает следующим образом. Cилы резания передаются от державки к демпфирующему элементу, который подвержен воздействию сил сдвига. По расчетным значениям радиальной силы (Fr), связанной с величиной скорости резания (2), и радиальной жесткости расточной оправки (kr) при известной длине державки l, определяется отклонение δ в точке соприкосновения режущего инструмента и обрабатываемой поверхностью (1) и сравнивается с допуском Δ на размер. При условии δ ≥ Δ используется антивибрационная державка. В корпус 1 в расточку устанавливают демпфирующий элемент 2, который обеспечит уменьшение модуля упругости Е и отклонения δ до выполнения условия δ ≤ Δ.

Рис. 3 - крепление режущей головки: а - расточная головка; б - фрезерная головка.

Ступень отверстия большего диаметра предназначено для размещения демпфирующего элемента. При обработке резанием, например, растачивании, силы передаются от оправки к демпфирующей вставке, при этом вставка подвержена преимущественно воздействию сил сдвига. Отклонение державки в большой степени зависит от величины сил сдвига и радиальной жесткости расточной оправки. Антивибрационная державка за счет применения демпфирующей вставки обеспечивает компенсацию сил сдвига и ее модуль упругости может быть уменьшен при тех же габаритах.

Таким образом, предлагаемая антивибрационная державка обеспечивает передачу сил сдвига, за счет чего ее модуль упругости может быть уменьшен, что позволяет за счет применения демпфирующей вставки использовать ее в технологических процессах высокоскоростного резания.

Похожие патенты RU2707454C1

название год авторы номер документа
ДЕРЖАТЕЛЬ ИНСТРУМЕНТА С ДЕМПФИРУЮЩИМ СРЕДСТВОМ 2009
  • Остерманн, Матьё
  • Фрейермут, Ален
RU2519192C2
Расточная головка 1985
  • Грачев Анатолий Андреевич
  • Малышко Иван Александрович
  • Толстов Сергей Львович
  • Сапронов Юрий Аркадьевич
  • Лысенко Василий Иванович
SU1328077A1
Способ точения и устройство для его осуществления 1974
  • Эльясберг Максим Ефимович
  • Савинов Игорь Александрович
SU603501A1
Инструментальная оправка с повышенной жесткостью и виброустойчивостью 2021
  • Никифоров Игорь Петрович
  • Мальцев Павел Николаевич
RU2777079C1
Расточная головка 1986
  • Мамаев Владимир Григорьевич
  • Бондарев Иван Петрович
  • Нестеров Владимир Анатольевич
SU1421464A1
РАСТОЧНАЯ ГОЛОВКА 2003
  • Украженко К.А.
  • Украженко О.К.
RU2236328C1
Способ определения параметров токарных переходов обработки резанием по измерениям показателей точности образца изделия 2023
  • Сафаров Дамир Тамасович
  • Сафарова Лейля Ринатовна
  • Кондрашов Алексей Геннадьевич
  • Мирсияпов Артур Станиславович
  • Бегижонов Шахром Саймухторович
RU2811308C1
ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОПРАВКА 1992
  • Луговской В.М.
  • Кравчук С.В.
RU2068751C1
РАСТОЧНАЯ ГОЛОВКА 1994
  • Самыкин В.Н.
  • Волков А.Н.
  • Бурмистров Е.В.
RU2104827C1
Стенд для измерения 1985
  • Григорьев Виталий Викторович
  • Коростелев Михаил Николаевич
SU1263497A2

Иллюстрации к изобретению RU 2 707 454 C1

Реферат патента 2019 года Антивибрационная державка

Державка содержит цилиндрический корпус со сквозным ступенчатым отверстием, в котором установлен демпфирующий элемент. Сквозное ступенчатое отверстие включает два отверстия с большим и меньшим диаметрами. При этом отверстие меньшего диаметра предназначено для внутренней подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания, а отверстие большего диаметра предназначено для установки демпфирующего элемента в виде вставки из неметаллического материала. Демпфирующий элемент может быть выполнен в виде развертки цилиндра. Достигается снижение самогенерируемых колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 707 454 C1

1. Антивибрационная державка, содержащая цилиндрический корпус со сквозным ступенчатым отверстием, в котором установлен демпфирующий элемент, отличающаяся тем, что сквозное ступенчатое отверстие включает два отверстия с большим и меньшим диаметрами, при этом отверстие меньшего диаметра предназначено для внутренней подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания, а отверстие большего диаметра предназначено для установки демпфирующего элемента в виде вставки из неметаллического материала.

2. Державка по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент выполнен в виде развертки цилиндра.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2707454C1

Борштанга для обработки глубоких отверстий 1989
  • Тараканов Александр Иванович
  • Фомин Борис Яковлевич
SU1688986A1
Циркуль-угломер 1920
  • Казаков П.И.
SU1991A1
Борштанга для обработки глубоких отверстий 1986
  • Силин Николай Семенович
SU1364401A2
Борштанга 1989
  • Тараканов Александр Иванович
  • Фомин Борис Яковлевич
SU1761386A1
US 6345942 B1, 12.02.2002.

RU 2 707 454 C1

Авторы

Яцун Елена Иванова

Зубкова Оксана Сергеевна

Гордейков Александр Владимирович

Даты

2019-11-26Публикация

2019-07-05Подача