Способ вибрационной обработки отверстий Советский патент 1991 года по МПК B23B35/00 

(Л

С

Изобретение относится к обработке металлов резанием .и может быть использовано при обработке глубоких отверстий в деталях из вязких труднообрабатываемых материалов. Цель изобретения - повышение стойкости инструмента, производительности и точности обработки отверстия. Для поддержания соотношения между максимальной (Рмакс) и средней (РСр) величинами осевой составляющей циклически изменяемой силы резания по зависимости Рмакс 2РСр изменяют в процессе обработки параметры режимов резания: амплитуду осевых колебаний и величину подачи. Достижение равенства в указанном соотношении приводит к периодическому обращению в ноль толщины стружки, обеспечивая эффект ее гарантированного дробления при исключении условий возникновения свободных крутильных и радиальных колебаний инструмента. 3 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при обработке глубоких отверстий в деталях из вязких труднообрабатываемых материалов.

Цель изобретения - повышение стойкости инструмента, производительности и точности обработки за счет периодического обращения в ноль толщины стружки.

На фиг. 1 графически изображен характер изменения осевой силы резания при различных условиях вибрационной обработки; на фиг. 2 - график оптимального процесса резания в зависимости от амплитуды колебаний (изменение толщины стружки); на фиг. 3 - влияние параметров режима резания на изменение величины осевой силы резания.

Для осуществления способа вибрационной обработки отверстий инструменту и детали сообщают относительное вращение,

движение подачи и осевые колебания с амплитудой, обеспечивающей периодическое прерывание процесса резания при циклическом изменении осевой силы резания.

Если амплитуду колебаний выбирают меньше минимально необходимой (фиг. 1а), то гарантированного дробления стружки происходить не будет и надежное осуществление процесса обработки глубоких отверстий невозможно.

Если амплитуду колебаний выбирают больше минимально необходимой (фиг. 16), то наряду с гарантированным дроблением стружки (при правильно выбранной частоте осевых колебаний) при выходе из обрабатываемого материала инструмент начинает осуществлять свободные высокочастотные крутильные колебания. При наличии крутильных колебаний инструмент врезается в обрабатываемый материал со скоростью резания, значительно превышающей допустио

Ю

о

s|

о

мую (выбранную), что приводит к снижению стойкости инструмента.

Каждый момент входа (врезания) инструмента в обрабатываемый материал сопровождается возникновением радиального колебания режущей части инструмента, что приводит к разбивке отверстия. Усилие радиального отжима (толчка) инструмента пропорционально избыточной части амплитуды осевых колебаний.

В процессе вибрационной обработки, отверстия(вибросверления, виброзенкеро- вания, виброразвертывания и подобного) происходит износ режущих кромок инструмента, что ведет к возрастанию величины осевой силы резания. В связи с имеющей место осевой податливостью инструментов, соизмеримой с величиной амплитуды вынужденных осевых колебаний инструмента, увеличение осевой нагрузки на инструмент приводит к уменьшению задаваемой амплитуды колебаний инструмента, увеличение осевой нагрузки на инструмент приводит к уменьшению задаваемой амплитуды колебаний на режущи : кромках, что ведет к изменению условий обработки.

Если амплитуда колебаний первоначально выбрана минимально необходимой для обеспечения гарантированного дробления стружки (, фиг. 2а, О-), то увеличение осевой нагрузки (из-за возрастания износа инструмента, увеличения подачи и подобного) приведет к нарушению гарантированного дробления стружки, минимальная толщина которой (Омин) станет больше нуля (фиг. 2а, HI).

Для восстановления исходного условия () необходимо либо увеличить амплитуду колебаний при сохранении выбранной подачи (фиг. 2в, Н-Ш), либо при неизменной амплитуде уменьшить подачу (фиг. 26,11-HI).

Для обеспечения условия надежности процесса обработки - непрерывания допустимой осевой нагрузки на инструмент Р и сохранения заданной производительности - первоначально при нарушении условия стружкодробления (Омин 0) целесообразно увеличивать амплитуду колебаний (фиг. 3, 1-11), а при достижении ве- личины осевой силы резания Рос допустимого значения Р начинать уменьшать подачу, сохраняя значение осевой силы Рос на уровне допустимой нагрузки Р (фиг. 3,11-111).

Исключение условий возникновения высокочастотных крутильных колебаний инструмента способствует повышению стойкости инструмента.

Значительное уменьшение радиальных колебаний инструмента, полное исключение которых не представляется возможным, способствует повышению точности обработки.

Исключение холостых ходов инструмента, связанных с наличием избыточной, необоснованно увеличенной амплитудой колебаний инструмента, уменьшает потери времени, тем самым способствует повышению производительности обработки, осуще0 ствляемой с максимально возможной подачей для конкретных условий обработки. Пример. При вибросверлении жаропрочного сплава ЖС6КП двухкромочным вибросверлом диаметром 5 мм с вылетом 140

5 мм двойную амплитуду колебаний (2А) назначают порядка 0,16...0,18 мм. При об/мин ,015 мм/об Гц. Пр и этом стойкость сверла составляет 75 мм (1 деталь) при величине износа по задней грани

0 ,5...0,6 мм, разбивка отверстий составляет 0,08.0,1 мм, шероховатость поверхности ,5 мкм.

При обеспечении вибросверления с дискретно (через каждые 30 с сверления) изме5 няемыми режимами резания (амплитудой и подачей) повышаются стойкость инструмента, производительность обработки и качество полученных отверстий.

Исходные условия обработки следую0 щие : об/мин, ,02 мм/об, Гц, 2АЮ.10 мм. При этом среднее значение осевой составляющей силы резания составило 500 Н, а максимальное 1000 Н (фиг. 36). В процессе обработки по мере увеличе5 ния среднего значения осевой составляющей силы резания до 1000 Н двойная амплитуда колебаний увеличилась до величины 0,2 мм (фиг. За, HI). При этом максимальное значение осевой силы резания

0 (Рмакс) достигало 2000 Н, что соответствовало предельно допустимому значению осевой силы резания Р. В дальнейшем для обеспечения процесса сверления с гарантированным дроблением стружки при мини5 мально необходимой амплитуде колебаний уменьшалась величина подачи до 0,01 мм/об. Дальнейшее уменьшение подачи экономически не оправдано.

Формула изобретения

0 Способ вибрационной обработки отверстий, при котором инструменту и детали со- общают относительное вращение, движение подачи и осевые колебания с амплитудой, обеспечивающей периодическое

5 прерывание процесса резания при циклическом изменении осевой силы резания, о т- личающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента, производительности и точности обработки, определяют предельно допустимое значение

величины осевой составляющей силы резания, измеряют среднее и максимальное значения величин осевой составляющей силы резания, при этом, если удвоенное среднее значение величины осевой составляющей силы резания превышает максимальное значение этой величины, увеличивают амплитуду колебаний, после чего при достижении равенства максимального и предельно допустимого значений величины осевой составляющей силы резания уменьшают подачу, а если максимальное значение величины осевой составляющей силы резания превышает удвоенное среднее значение этой величины, уменьшают амплитуду колебаний, при этом поддержи0

5

вают соотношения между средним, максимальным и предельно допустимым значениями осевой составляющей силы резания по следующим зависимостям

Рмакс 2Рср И Рмакс Р

где Рмакс - максимальное значение величины осевой составляющей силы резания в данный момент времени; ;

Рср - среднее значение величины осевой составляющей силы резания в данный момент времени;

Р - предельно допустимое значение величины осевой составляющей силы резания.

Vut1

/

4 I Смм

МН 0 ®™ ;

Редактор Е. Хорина

01Ж

.Фиг.3

Составитель Г. Сиротовская Техред М.МоргенталКорректор М. Демчик

Ж

ж t