Способ сверления отверстий и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B23B35/00 

315

мещен на инерционной части 4 и крепится к стержню 3 для снижения частоты собственных крутильных и продольных колебаний режущей части 8 сверла 9„ Под действием крутящего момента и осевой силы, воспринимаемых сверлильным патроном б, стержень 3 элемента 2 деформируется и совершает продольные и крутильные колеба- кия относительно шпинделя 1, При

13 ,4

этом инерционная часть 4, а следовательно, и зона крепления сверла 9 совершают крутильные и продольные колебания относительно шпинделя 1 с частотами, обеспечивающими снижение частот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до величин соответственно не менее, чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущающих колебаний. 2 СоП0ф-лыэ 4 ил0

Изобретение относится к обработке металлов резанием. Цель изобретения - повышение производительности и стойкости спиральных сверл при обработке неполнопрофильных отверстий. На шпиндель 1 устанавливают упругоинерционный элемент 2. Упругая часть последнего выполнена в виде стержня 3 и инерционной части 4, включающей в себя хвостовик 5 с установленным на нем сверлильным патроном 6. Дополнительный инерционный элемент 7 размещен на инерционной части 4 и крепится к стержню 3 для снижения частоты собственных крутильных и продольных колебаний режущей части 8 сверла 9. Под действием крутящего момента и осевой силы, воспринимаемых сверлильным патроном 6, стержень 3 элемента 2 деформируется и совершает продольные и крутильные колебания относительно шпинделя 1. При этом инерционная часть 4, а следовательно, и зона крепления сверла 9 совершают крутильные и продольные колебания относительно шпинделя 1 с частотами, обеспечивающими снижение частот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до величин соответственно не менее, чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущающих колебаний. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов резанием

Целью изобретения является повышение производительности и стойкости спиральных сверл при обработке непол- непрофильных отверстийо

На фиг01 изображен график изменений амплитуды крутильных деформаций сверла от частоты возмущений при на- гружении инструмента крутящим момен том} на фиг,2 - график изменения амплитуды крутильных колебаний при на- гружении осевой силой; на фиг„3 - груфик крутильных деформаций сверла при совместном нагружении крутящим моментом и осевой силой; на фиг04 - устройство для сверления, Способ обработки заключается в том, что сверление деталей с неполно- профильными отверстиями производят инструментом, частоту собственных крутильных и продольных колебаний которого снижают до величин соответственно не менее чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущающих нагрузок Снижение частоты собственных кр утиль- иых и продольных колебаний инструмента обеспечивается упругоинерцион- ным элементом. При этом снижение упомянутых частот не менее чем в 1,5 и 1,25 раза по сравнению с частотой возмущающих нагрузок обеспечивает снижение амплитуды деформационных крутильных колебаний спиралных сверл до величины, не превышаю- щей деформации инструмента при его статическом нагружении (Фиг01-3),

Указанные пределы снижения частоты крутильных и продольных колебаний определены эксперимент ал ьно0 Исследовали деформации сверл диаметром 1 - 5 мм с углом наклона стру

« , 0

5

жечных канавок 20-30и0 Определяли влияние частоты нагружения инстрз7- мента на величину его деформаций

При экспериментальных исследова- ниях сверло нагружали только крутящим моментом, только осевой силой или комплексно крутящим моментом и осевой силой. Комплексное нагруже- ние обеспечивалось при обработке об-1- разцов, а нагружение крутящим моментом и осевой силой осуществляли специальными нагрузсателяни0

Величина крутильных деформаций инструмента при периодическом натру- жении его крутящим моментом не превышала деформаций при статическом нагружении крутящим моментом той.хе величины при частоте возмущающих нагрузок не менее чей в 1,5 раза больше частоты собственных крутильных колебаний еверло

Крутильные деформации инструмента при его нагружении осевой силой, происходящие в связи с наличием у сверл спиральной части, достигали максимальных значений при постоянной частоте возмущающей нагрузки у сверл с наибольшим углом наклона стружечных канавок, т0е0 тогда, когда перекрестная жесткость принимала наибольшие значения Под возмущающими нагрузками имеются в виду нагрузки, действующие на инструмент в процессе резания, в частности крутящий момент от тангенциальной составляющей силы резаА ния и ее осевая составляющая.

Параметры упругоинерционного элемента назначают в зависимости от параметров инструмента в соответствии со следующими неравенствами соответственно при крутильных и продольных колебаниях сверла

IP

С

Eisii(| tg . Јbb tg Pjsb Ск,ак,акз кзak ° акзаК2СК1а к a Kt

SKlSil tg Esil rg РкЬ . . tg PKli tg Pfili + , / o;

aK3 KlaK2аЮ

a КЗ k-f

1K«

aK3

raP.

, Sullci- . t-o Snli t-, Zliil

Г ° a а Г° з eg u n-ia t ian bn2ania пэ

a ni С пэ

R3

Cn I

tg

Pnla

tg

ПЗ П1

j-Sui - a Г1 a ni.а пза

де I,in - моменты инерции -и масса

инерционной части элемента; собственные частоты продольных и крутильных колебаний о

р Р

w /1,25,- Рк ц) /1,5;

частота возмущающих нагрузок;

соответственно длины упругой части дополнительного элемента, цилиндрической и спиральной частей сверла; - продольная и крутильная жесткости упругой части упругоинерциоиного элемента g

продольная и крутильная жесткости цилиндрической части сверла| продольная и крутильная жесткости спиральной части сверла;

скорости распространения продольных и крутильных колебаний в упругой части упругоинерционногр элемента;

скорости распространения продольных и крутильных колебаний в цилиндрической части сверла; скорости распространения продольных и крутильных колебаний в спиральной части сверлаа

ство для осуществления споботки содержит шпиндель I, ченный для связи с привония и осевого перемещения ан )„ На шпиндель I устанавругоинерционный элемент 2, асть которого выполнена в

aK3

aJ7i Cjl t. an-zCni

Pnl, t Pnli

аП1аП1

. ,tg -г- tg

Рп1з

+ I

О,

0

П1а ГСЪ

виде стержня 3 и инерционной части --- .включающей в себя хвостовик 5 с установленным на нем зажимнш; устройством - сверлильным патронок 6t допо;; 0 нительный инерционный элемент 7 и участок его крепления на упругом стержне 3 элемента 2f обеспечиваюлне снижение частоты собственных круччл ных и продольных колебаний рекущей 5 части 8 спирального сверла 9, состоя- -щего из спиральной 10 и цилиндрической 11 частей Одним концом стержень 3 соединен со шпинделем 1, а другим концом жестко связан с инерционной частью 4е

Устройство работает следующим образом0

Периодически изменяющиеся силы резания воздействзггот ка режущую чгсть

8 сверла 9, деформируя его спираль- ную 10 и цилиндрическую I части Крутящий момент и осевые нагрузки воспринимаются сверлильным патроном Ьг входящим в инерционную часть 4 элемента 2е Под действием крутящего о- мента и осевой силы упругий стержень 3 элемента 2 деформируется и совершает продольные и крутильные колебания относительно шпинделя станка. Частоты этих колебаний зависят от крутильной С м и продольной С П1 жесткости упругого стержня 3, скоростей распространения колебаний a kf и аП1 а также момента инерции I и массы га инерционной части 4 элемента 2 0

При выполнении указанных ограничений инерционная часть 4, а сле- ловательно,и зона крепления сверла 9 совершают крутильные и продольные колебания относительно шпинделя I станка с частотами, обеспечивающими снижение частот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до ве0

5

0

5

личин соответственно не менее чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущений. При этом соотношения частот возмущающих нагрузок к собственным частотам колебаний инструмента сме- гсплотся в зарезонансную область, в которой амплитуда деформационных колебаний не превышает величину деформаций инструмента при его статическом нагружении.

Формула изобретения

1, Способ сверления отверстий при котором связанному со шпинделем сверлу и детали сообщают относительные движения вращения и подачи, о т

э ujC чга«2

а«з ак3Сц

гаР„

а т .

п

i-p bllln- 2Z2&S2.Pnl2РпЬ, агнСлгРпЬРг1г

tg я Л я г t§ а 8 я / я Г 8 я™ tg я

л niлп$ dnvTMагна пи

а

П1

a.SiЈffi tg tg 2и1э ..

ачз п 1a nia n/5af 3CfT1

де I - момент инерции инерционной

части

Рк - частота собственных крутил ьных колебаний, Рк w/1,5, де ы - частота возмущающих нагру

зок;

аК1 - скоросты распространения крутильных колебаний в упругой части упругоинер- ционного элемента; 11 - длина упругой части упруго- инерционного элемента; а„2 - скорость распространения

крутильных колебаний в цилиндрической части сверла; Скэ - крутильная жесткость спиральной части сверла; 14 - длина цилиндрической части

сверла; 1Э - длина спиральной части

сверла;

С К2 - крутильная жесткость цилинд рической части сверла;

5

С - крутильная жесткость упругой части упругоинерцион- ного элемента;

целью повышения производительности и стойкости спиральных сверл при обработке неполнопрофильных отверстий, определяют частоту возмущающих нагрузок и устанавливают частоту собственных крутильных и продольных колебаний сверла меньшей в 1,5 и 1,25 раза по сравнению с частотой возмущающих нагрузок, при этом используют упругоинерционный элемент, который размещают между сверлом и шпинделем, а его параметры назначают в соответствии со следующими неравенствами соответственно при кру- тильных и продольных колебаний.сверла:

а.

КЗ

-Ел.. .-.

tg + 1 , О, а лз

акз- скорость распространения

крутильных колебаний в спи 35ральной части сверла;

га - масса инерционной части; Р0 - частота собственных продольных колебаний Рл «w/1,25;

40а 1 скорость распространения

продольных колебаний в упругой части упругоинерци онного элемента; ап2 - скорость распространения 45продольных колебаний в цилиндрической части сверла; Спз - продольная жесткость спиральной части сверла; СП - продольная жесткость цилин 50рической части сверла;

СП1 - продольная жесткость упругой части упругоинерцион- ного элемента;

аП1 - скорость распространения 55продольных колебаний в

спиральной части сверла.

2о Устройство для сверления отвер стий, содержащее связанный с приводом вращения и осевого перс--. - ления шпиндель, несущий сверло, отличающееся тем, что, с целью .повьЕпения производительности стойкости спиральных сверл при обработке неполно профильнмх отверстий, устройство снабжено упругоинерцчонным эле- ментоМр упругая часть которого выЛ

А,

шх

f/3

полнена в лиде с ржняt соодчченно- го одним концом со шпинделем, а другим концом жестко связанного с инерционной частью, в которой закреплено сверло, при этом на инерционной части размещен введенный в устройство дополнительный инерционный элемент.

А

Составитель Г.Сиротовская Редактор МвЦиткина ТехредМ.ХоданичКорректор н.Ревская

Заказ 945

Тираж 699

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное