Стенд для исследования процесса обработки глубоких отверстий Советский патент 1977 года по МПК B23B25/06 B23Q17/12 

Цель изобретения - расширение диапазотш исследуемых точек и сечений системы СП1-1Д, увеличение числа одновременно регистрируемых величин, повышение точности определения параметров вибраций и измеряемых величин. Для этого предлагаемый стенд содер жит державку с установленными перпендикулярно ее оси на заданном расстоянии одинот другого сменными опытными образцами и стебель режущего инструмента в виде полой трубы, по всей длине которой в углублениях группами установлены тензо резисторы. Образцы выполнены коническими и снаб жены с двух, сторон л -юками, плоскости которых перпендикулярны оси державки. Державка состоит из жестко соединен ных между собой секций, с одного торца каждой из ко чзрых вблизи .образца установлена кондукторная втулка, а стебель шлевт на наружной поверхности кольцевы проточки для; установки тензорезисторов продольные канавкидля выводных линий к измерительным приборам. Изменения производят как непосредственно у режущего инструмента, т.е. на п реднем конце стебля, так. и в других его сечениях по длине синхронно с регистрацией колебаний детали, приспособлений и узлов cTarsscaj. Точность воспроизведения сигналов из меряемых деформаций стебля : идентична точности, обеспечиваемой тензобаякой та pиpoвo ыoгo устройства тензостанции, а конструкция стенда позволяет повьтсить точность экспер5ш.ентаяьных данных пyтe повторных опытов при постоянной характеристике элементов упругой системы СПИД и постоянных физико-механическйХ свойствах обрабатываемых образцов На фиг, 1 изображен описываемый стенд, общий вид; на фиг, 2 - ишиндри- ческая державка; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - рйзрез Б-Б на фт1( 3; на фиг, 5 - стебель режущего ин струмента; .на фиг. 6 разрез В- на фиг,: 5; . 7 разрез Г-Г на фиг. на фиг, 8 вид Д на фиг. 6; на фиг. 9 разрез Е-Е на фиг. 5; на фиг, 1О - час

ные сечения по Ж-Ж, , К-К, Л-Л, М-М н фиг, 5.

Стенд смонтирован на горизонтальном сверлильно-пасточном станке и состоит из стан1шы 1, шпшщельной бабки 2, в которой установлена держав1К1 3 с опытными образцами 4 и коническими пробками 5, опирающаяся на люнеты 6. В подающей каретке 7 закреплен стебель 8 режущ.его инструмента 9, опирающийся на стойки ICf,

герметизированы с помощью двух полувтулок 29 (фиг. 6 и 7), тензорезисторы ЗО и опорные планки 31 (фиг. 8, кольцо 29 снято).

В первом от режущего инструмента 9 сечении В-В стебля 8 (фиг. 5) распопа-. гают тензорезисторы 30 крутильных колебаний, продольных и изгибных (поперечных в вертикальной и в горизонтальной плоскостях, а в следующих сечениях - тензо- Стебель 8 проходит в державку 3 через маслоприемник 11. На державке 3 установлена кольцевая тензостанция 12, на ; станине - счетчик 13 оборотов державки 3, на стебле , 8 - токосъемное устройство 14. Стенд также. содержит втулку 15 с дифманометром 16., и прозрачный стакан 17, например из оргстекла в металлическом каркасе, -На стенде имеются измерительные и регистрирующие приборы давления 18, расхода 19 и температуры 20 смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). На шпшздельной бабке 2, подающей каретке 7, люнетах 6, стойках 10 , маслоприемнике 11 установлены виброизмерительные приборы 21. Линии проводки 22 от тензорезисторов экранированы и идут через шаровой разъем 23 к тензостанциям и осциллографу. Полая цилиндрическая 3 (фиг. 2) состоит из жестко соедине шых между собой секций 24, в каждой из которых на заданном расстоянии друг от дру.; га имеются конические отверстия 25 для установки в них сменных опытных образцов 4 и конических пробок 5. Образцы 4 (фиг. 3) изготовляют из одного прут1 а материала, они имеют одинаковые физико- механические свойства и расположены в диаметральной njjpcKocTH державки 3. На образцах с двух сторон, параллельно оси, выполнены лыски 26 для обеспечения правильного входа и выходарежущего инст-г румента 9. В каждой секции 24 державки 3 с торца вблизи образца 4 расположены запрессованные j закаленные кондукторные в гулки 27 (фиК 4), для направления, режущего инструмента 9. При необходимости определения частоты собственных крутильных колебаний стебля 8, например при глубоком сверлении, в частично засверлендом образце 4 (фиг. 3,4) делается окно 28 с размером сектора 90 , создаю шее прерывистое резание. Стебель 8 (фиг. 5) режущего инструмента 9 выполнен в виде цилиндрической полой трубы, в которой па заданном расстоянии друг от друга по всей длине в углублениях группами установлены и зарезисторы j30 только изгибных колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В последнем перед шаровым разъемом 23 сечении М-М стебля 8 располагают такие же тензорезйсторы ЗО, как и в первом сечении. Линии экранированной проводки 22 (фиг. 8,10) от тензорезисто ров 30 проходят по продольным канавкам 32 (фиг. 9)v располозКенным под yrnoMf равным 120 , и по всей длине стебля.8 загерметизированы, например, эпоксвдным компаундом 33 (фиг. .10). Стенд применяют для исследования процесса обработки глубоких отверстий с использованием сверлильных, расточных и хонинговальных головок, зенкеров, разверток, плавающих пластин, раскаток и других инструментов. Подготовка стенда к работе состоит в статической тарировке тензорезйсторов 30 стебля 8 и определении частоты собственных колебаний его в динамическом режиме при прерывистом резании специаль ного образца 4, имеющего окно с размером сектора 190 (фиг. 3. Статическая тарировк производится нагружением стебля 8 в свободном состоя нии или при введении его с режущюл ивструментом 9 в державку 3 нагружением через конусные отверстия 25. Для обеспечения однородности физико шханических свойств образцов пруток материала предварительно подвергают требуемой термической обработке, механическим испытаниям, химическому анализу и контрольной проверке на макро- и микроструктуру. Стенд настраивают на последователь- . ное резание образцов 4, установленных в отверстиях 25 по всей длине державки. 3, или на резание образцов 4, заменяе-., мых поочередно в выбранном для эксперимента сечении. Отработанные -образ-г аы 4 заменяют в тех же гнездах державки 3 на новые и обрабатывают их при том же вылете стебля 8, т.е. при постоянной : упругой характеристике его без переналадки станка. Установка и замена образ цов 4 в державке 3 производится запрес совкой и выпрессовкой их , например, на кладным приспособлением с винтовым силовым устройством. При невращающейся державке 3 и вращающемся стебле 8 разность давлений до и после рех ущего инструмента 9 определяют с помощью втулки 15 (фиг. 1), а направление и характер движения струйного потока в торцовой части режущего инструмента 9 в статическом и динамическом режиме визуально с помощью прозрачного стакана 17 (фиг. 1). При необходимости втулка 15 и стакан 17 могут присоединяться непосредственно к маслоприемнику 11. Давление, расход и темпе ратуру СОЖ определяют приборами 18-20 (фиг. 1), присоединяемыми в заданных сечениях через конические пробки 5, для которых используют j отработанные опытные образцы 4 с просверленными в осевом направлении присоединительными отверстиями (фиг, 1). Сигналы измеряемых деформаций вращающегося стебля 8 (фиг. 1) передают токосъемным устройствам 14. При вращающейся державке |3 и невращающемся | стебле 8 давления и температуры СОЖ измеряют теми же приборами 18 и 20 (фиг. 1), установленными на напорной линии маслоприемника 11. Крутильные колебания державки 3 измеряют кольцевой тензостанцией 12 (фиг. 1), а число оборотов - счетчиком 13 оборотов (например, типа радиоантенны). Форму колебаний узлов станка при резании определяют на вибрационном режиме в (заданйых точках, например, на шпиндельной бабке 2 (фиг. 1), подающей каретке 7, маслоприемнике 11, стойках 10, люнетах 6 виброизмернтельньп 1И приборами 21. Измерения на стенде производят автономно или комплексно по всем точкам замера параметров процесса и колебаний системы СПИД. Пульт управления пбзволяет коммутировать требуемое сочетание регистрируемых параметров процесса обработки глубоких отверстий. Длина державки 3 (фиг. 1) может варьи- роваться путем жестко присоединяемых секций 24 (фиг. 2), например, посредством резьбы (фиг. 4). Стенд позволяет определять влияние деформаций, формы колебаний и амплртудно-частотной характеристики вибраций упругой, системы СПИД на кривизну оси глу бокого отверстия, так как воздействие факторов на процесс резания проявляется через ориентирование и направление режущего инструмента 9 относительно поверхности обрабатываемого отверстия. На заключительной стадии исследований вместо державки 3 на стевде устанавлива1йт деталь..типа вала с требуемым отнощением длины к диаметру.: Комплексное измерение колебаний систе мы СПИД позволяет получить зависимость поведения режущего инструмента 9 От статической и динамической, устойчивости {стебля 8, его упругих связей, обусловленных степенью затяжки креплений в маслоприем- нике 11, промежуточных стойках 1О, по- дающей каретке 7.

Одновременное измерение форм колебание узлов станка, вспомогательных приспособг лений, обрабатьюаемой детали и вибраций режущего инструмента 9 позволяет устано.вить закономерности взаимодействия систе мы СПИД и процесса резания и onpeflenHTbj услбвия безвибрационной обработки глубоких отверстий, увеличить стойкость инструмента, повысить производительность процесса резания.

Использование в качестве эксперимент тального материала небольших по размерам образцов 4 вместо деталей типа валов и втулок ЭКОНОМИТ металл щи другой испытываемый материал,

Формула изобретения

1. Стенд для исследования проаесса b6i 2в работки глубоких отверстий, содержащий установленный на каретке режущий инструмент со стеблем и тензорезисторами, соединенными с иэмерительньпии приборами, а также установленную шпшше} ьной баб- 35 ке державку, отличающийся

8

тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, держав ка выполнена : в виде , полого цилиндра С установленными в ней опытными образцами, расположенными перпендикулярно оси державки и на задшшом расстоянии один от другсж р, при этом по длине стебля выполнены углубления, например кольцевые проточки, в которые герметично и заподлицо вмонтированы тензорезисторы.

2.Стенд по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что образцы выполнены коническими и снабжены с двух сторон лысквми, плоскости которых перпендикулярны оси державки,

3.Стенд по п. 1, о т л и ч а ю щ и с я тем, что державка выполнена составной, с одного торца каждой из секций KO-I 1орой установлена кондукторная втулка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидетельство № 420434 кл. В 23 ф 17/16, 1974.

а/ танкй и инструмент 1968. № 12.. с. 26..;

75 J

fV24VrXrSi r,

МшШш

25

м - А

S ж ifк

-1-1-1 -I -I

4II.

5 Ж/Г/Г

г-3г-г

Фиг.г

Б - Б

ФигЛ

.5

Фиг. 8

ж-ж ц-и к-к л-л Ai-/fi

-t i 4Фиг. Ю