Токарный демпфирующий резец Советский патент 1992 года по МПК B23B27/00 B23B1/00 

(риг.

Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности к токарной обработке, и может быть использовано для гашения вибраций, возникающих при резании, особенно труднообрабатываемых ма териалов, например нержавеющих и жаропрочных сталей.

Известен токарный резец, содержащий головку, установленную на упругом стержне с демпфирующей прокладкой.

Наиболее близким к предлагаемому является токарный резец, в котором державка выполнена с пружинящей головкой, в прорези державки установлен демпфирующий элемент, состоящий из стержня, взаимо- действующий с амортизирующим средством. Однако известными решениями не обеспечивается эффективное гашение вибраций, возникающих при резании, так как направление перемещения не совпадает с направлением действия равнодействующей сил резания, и возникающие вибрации могут передаваться через резец.на станок. Отсутртвует также возможность регулирования величины перемещения инструмента в зависимости от величины силы сопротивления резанию.

Цель изобретения - повышение надежности гашения вибраций за счет установки амортизатора в направлении, совпадаю- щем с направлением равнодействующей силы сопротивления резанию.

Поставленная цель достигается тем, что в токарном демпфирующем резце, содержащем державку и пружинящую голо- вку, разделенные между собой пазом и выполненным со стороны опорной поверхности державки, и упругий амортизатор, последний выполнен в виде соединенных между собой посредством накидной гайки резьбового стержня, установленного в стержне паза на пружинящей головке, и болта с упругим элементом, установленного на введенном в резец кронштейне, закрепленном на державке, при этом стенка паза на пру- жинящей головке выполнена перпендикулярно оси амортизатора.

Таким образом, в результате демпфирования вибрационных колебаний в направле- нии, совпадающем с направлением равнодействующей сил резания упругой частью резца и затем упругим амортизатором, расположенным под углом к основной плоскости и под углом к перпендикуляру к проекции оси изделия на основную плоскость, повышается надежность гашения, вибраций при повышении качества обрабатываемых изделий.

Резец создает условия плавного и надежного гашения вибраций и качественного

изготовления деталей точением за счет установки в прорези упругого амортизатора в виде соединенных между собой резьбового стержня и болта, так как вибрационные колебания полностью воспринимаются упругим амортизационным элементом.

На фиг.1 схематически изображен токарный проходной резец с виброгасящими элементами, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Предлагаемый резец содержит упругий амортизатор, выполненный в виде резьбового стержня 1 и болта 2, свинчиваемых с помощью накидной гайки 3. На болте 2 установлен упругий эластичный элемент 4. Между головкой 5 резца и державкой 6 выполнена треугольная прорезь 7 со стороны опорной плоскости резца, образующая перемычку 8 между головкой 5 и державкой 6. При этом угол треугольной прорези 7 у перемычки 8 выполнен прямым. Амортизатор установлен в прорези 7 таким образом, что его ось совпадает с направлением равнодействующей силы сопротивления резанию, а стенка прорези 7 со стороны головки 5 резца перпендикулярна к этому направлению. Стержень 1 ввинчивается в стенку прорези 7 со стороны головки 5 и фиксируется с помощью контргайки 9. Болт 2 установлен на кронштейне 10, который закреплен на боковой стенке державки 6 со стороны, примыкающей к задней вспомогательной поверхности резца. Для фиксирования болта 2 от проворота на его головке выполнен срез 11, контактирующий со стенкой кронштейна 10. Эластичный элемент 4 выполнен в виде втулки, жестко закрепленной на стержне болта 2 и содержащей со стороны стенки кронштейна 10 упругую подушку из эластичного материала, например резины.

Резец работает следующим образом.

Как известно, при различных видах точения (продольном точении, проточке торцовых поверхностей и др.), когда режущая кромка резца расположена под углом (р к оси обрабатываемого изделия, проходной резец устанавливают вершиной по оси изделия. В процессе резания в результате износа резца, а также в результате упругого сжатия подкладок при закреп- лении резца в резцедержателе или неравномерного прижатия болтами державки к поверхности резцедержателя вершина резца может располагаться выше или ниже оптимального положения относительно оси заготовки. Допускается установка вершины резца выше или ниже оси заготовки на величину h (0,01-0,02)D, где D - диаметр обработанной поверхности изделия. В положении резца, когда его вершина находится выше или ниже оси заготовку изменяются передний и задний углы резца и при этом создаются условия, обусловливающие появление вибраций технологической системы, снижение стойкости инструмента и качест- ва обрабатываемых изделий, особенно при выходе положения резца за пределы величины h. При появлении вибраций из-за изменения положения вершины резца относительно оси изделия восстановлей ие М оптимального положения вершины резца и, соответственно, оптимальных переднего и заднего углов, осуществляется в результате подъема или опускания вершины резцы при повороте головки 5 относительно упругой перемычки 8. Такой поворот выполняется в результате свинчивания резьбового стержня 1 и болта 2 амортизатора с помощью накидной гайки 3 и изгиба головки 5 на перемычке 8.

Фиксирование ввинченного положения резьбового стержня 1 в головке резца 5 осуществляется с помощью контргайки 9, -упирающейся в стенку прорези 7. Демпфирование вибрационных колебатель- ных движений резца осуществляется в результате взаимодействия упругого элемента 4 и стенки кронштейна 10. При стягивании амортизационного элемента накидной гайкой 3 головка болта 2 контак- тирует срезом 11 со стенкой кронштейна 10, предотвращая возможность проворота болта 2.

Направление реактивной силы демпфирующего амортизационного воздействия при резании противоположно направлению воздействия силы сопротивления резанию Рд, которое обусловливается ее главной, тангенциальной, составляющей силы резания PZ , направленной в сторону вращения заготовки и совпадающей по направлению со скоростью главного движения резания, осевой составляющей силы резания Рх, направленной в сторону, противоположную направлению подачи и радиальной состав- ляющей силы резания PY, направленной по радиусу в вершине резца.

Все три составляющие силы сопротивления резанию находятся в следующих соотношениях: Pz : PY 1:0,5; Pz:Px 1:0,3.

Исходя из вышеуказанного, демпфирование вибрационных нагрузок осуществляется с помощью амортизационных элементов, расположенных под углом ip к основной плоскости и под углом (О к пер- пендикуляру к проекции оси изделия на основную плоскость. Тангенс угла равен отношению радиальной составляющей силы резания Ру к ее главной (тангенциальной) составляющей силы резания PZ:

,5.

Следовательно, угол ip 30е

Тангенс угла равен отношению осевой составляющей силы резания Рх к ее главной составляющей силы резания PZ: Рх

tgft)

Pz

0,3.

Следовательно, угол (о « 17°.

Прорезь для создания первичного демпфирующего воздействия при гашении вибрационных колебаний выполняют треугольной формы со стороны опорной плоскости державки на границе с головкой резца так, что ребро треугольной прорези выполнено скошенным, т.е. под углом к направлению волокон материала, и это обусловливает плавность перегиба головки и устраняет возможность появления пластической остаточной деформации при восприятии даже сравнительно больших усилий сопротивления резанию. Стенка прорези, прилегающая к головке резца, расположена перпендикулярно направлению силы сопротивления резанию PR, т.е. под углом к опорной плоскости, равным (90°- ip и под углом к перпендикуляру к проекции оси изделия на основную плоскость, равным (90-ft).

Формула изобретения

Токарный демпфирующий резец, содержащий державку и пружинящую головку, разделенные между собой пазом с наклонными стенками и выполненным со стороны опорной поверхности державки, и упругий амортизатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности гашения вибраций за счет установки амортизатора в направлении, совпадающем с направлением равнодействующей силы сопротивления резанию, упругий амортизатор выполнен в виде соединенных между собой посредством накидной гайки резьбового стержня, установленного в стенке паза на пружинящей головке, и болта с упругим элементом, установленного на введенном в резец кронштейне, закрепленном на державке, при этом стенка паза на пружинящей головке выполнена перпендикулярной оси амортизатора.

Изобретение относится к обработке материалов резанием, в частности к токарной обработке, и может быть использовано для гашения вибраций, возникающих при резании. Сущность изобретения: резец содержит упругий амортизатор, выполненный в виде стержня 1 и болта 2, соединенных гайкой 3. На болте 2 установлен упругий элемент 4. Угол прорези 7 в державке 6 выполнен прямым. Ось амортизатора, установленного в прорези 7, совпадает с направлением равнодействующей силы сопротивления резанию. 2 ил.