Борштанга

)5 В 23 В 29/О ГОСУДАР СТВЕ ННЫ ЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКР ЫТИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ТОРСКО аии оух, д ностроеля меха- точных и явля- не проибных я упруЭто не мы ре- изводии(56) Авторское свидетельство СССРМ 525504, кл. В 23 В 51 /04, 1974,(57) Использование; машиностроение, обрботка металлов резанием при изготовленглубоких точных отверстий, Сущность избретения: выполнение борштанги из двжестко связанных про концам труб 1, 2, о Изобретение относится к маши нию и может быть использовано д нической обработки глубоких и отверстий.Известна борштанга для обработки глубоких отверстий, корпус которой выполнен по меньшей мере из двух концентрично расположенных с зазором металлических труб, жестко связанных между собой с обоих концов. В полости между трубами установлена дополнительная труба с продольной прорезью, жестко связанная с концами труб, противоположными режущему инструменту. На этих концах установлен кольцевой поршень для создания дополнительного давления в вязкоупругом материале.Недостатком известной борштанги является небольшой порог виброустойчивост и невысокая иэгибная поперечная жес кость;Наи ской сущности и ляется инболее близким по техниче принятым эа прототип яв на из котооых выполнена из углепластика или бооопластика, армированного под углом 22-27 к образующей, а геометрические размеры радиального сечения труб выбираются из определенного соотношения. Угол между образующей и направлением армирования направлен в сторону рабочего вращения борштанги, В этом случае крутящий момент от сил резания, частично передающийся на армированную трубу, приводит к ее удлинению и, следовательно, растяжению неармированной трубы, что повышает виброустойчивость и продольную жесткость борштанги, 3 ил,струмент для обработки глубоких отверстий, выполненный в виде двух расположенных одна в другой труб, предварительно напрягаемых силами упругой крутильной деформации посредством винтовой пары, состоящей из коронки с резьбой и реэьбовой втулки.Недостатком данной конструкци ется то, что при работе инструмента исходит поглощения энергии изг колебаний и не используется энерги гого деформирования от сил резания.позволяет интенсифицировать режи зания и тем самым повысить про тельность обработки.Целью изобретения является повышение виброустойчивости за счет создания осевой растягивающей силы.Укаэанная цель достигается тем, что в борштанге, содержащей корпус, выполненный в виде двух концентричных труб, жестко связанных между собой по концам, и50 резец, одна из труб выполнена иэ углепластика или боропластика, армированного под углом 22.27 к образующей, при этом геометрические размеры радиального сечения труб выбираются иэ соотношения где И, т 2 - толщина стенок металлической и армированной труб;б 1 д 2 - средние диаметры металлической и армированной труб.На фиг.1 изображен общий вид борштанги; на фиг.2 - график зависимости осевой растягивающей силы, действующей на борштангу со стороны армированной трубы от угла армирования; на фиг.3 - зависимость этой силы от относительной толщины.Корпус борштанги содержит металлическую трубу 1, жестко связанную с ней по концам армированную трубу 2, выполненную из углепластика или боропйастика, Угол между образующей и направлением армирования йаправлен в сторону рабочего вращения борштанги. В этом случае крутящий момент от сил резания, частично передающийся на армированную трубу, приводит к ее удлинению, и следовательно, растяжению металлической трубы. В свою очередь это повышает виброустойчивость и про-, дольную жесткость борштанги.Осевые деформации труб 1 и 2 соответственно определяются по формуле Сдвиговые деформации труб 1 и 2 соответственно определяются по формулам где Р - осевая сила взаимодействия труб;М - крутящий момент от сил резания; т - часть крутящего момента, воспринимаемая армированной трубой;31 = дй 1 д 152 = д 12 д 2 - полярныйи з, л змомент инерции поперечных сечений труб 1 и 2; г 1 = Лд 1 т 1; Г 2 = жд 2 12 - площади поперечных сечений труб 1 и 2;дт, д 2 - средние диаметры труб 1 и 2;О, 12- толщина труб 1 и 2;Е 1, 61 - модуль 5 упругости и модуль сдвига материала трубы1;Е 2, 62 - осевой модуль упругости и модуль сдвига при кручении материала трубы2;10 А 2 - коэффициент влияния материалатрубы 2, характеризующий осевое деформирование при кручении.Для того, чтобы при кручении борштанги армирования труба 2 растягивала трубу 15 1, коэффициент влияния должен бытьО,что достигается соответствующим направлением армирования.Осевая сила Р определяется из системыуравнений20 Е 1 И Е 2 ггбтра 622 32 Е 2 Из условия обеспечения максимумаосевой силы находится толщина армированной трубы 12 =11( - )б 1 2 Е 161д 2 Е 2 62-А 1 Е 16 Оптимальное значение относительной.45 толщины армированной трубы 6 Е 1 6 А 2тт Я Е 2 62 зависит только от упругих характеристик материалов труб, Наиболее эффективно использование в армированных трубах материалов с высокой степенью анизотропии и модулем упругости в направлении армирования, таких как углепластик или боропластик, Именно они обеспечивают наибольшее значение растягивающей силы взаимодействия труб при кручении от силрезания. Для таких материалов оптимальный угол армирования 2227 О,Зависимость относительной силы Р от угла армирования у при оптимальной толщине армированной трубы из углепластика (фиг,2) построена с использованием формулы (3). При 1 о22 О, например = О, осевая сила равна нулю, т.к, Аг = О, При р= 22 и р= 27 осевая сила незначительно отличается от максимальной Р = Рмах 0,98. Максимальное значение силы Р = Рмах достигается в диапазоне углов 22-27 О, например, для углепластиковой трубы это угол р= 25 О. При рЫ) 27, например р= 45 О,Р =04 Рмах т,е. осевая сила в 2,5 раза ниже максимально достижимой, а виброустойчивость и поперечная жесткость борштанги невелика,Для углепластика или боропластика с углом армирования 2227 оптимальная относительная толщина (5 лежит в диапазоне т = 57. При этом материал неармированной трубы - сталь, Для обоснования выбора диапазона геометрических размеров труб на фиг.3 представлен график зависимости отношения осевой силы Р к ее максимальному значению Рмах от параметра 1, вычисленной по формуле (1). При соотношении т5 нижнего предела диапазона, например 1= 0,5, осевая сила взаимодействия труб незначительна и меньше максимально возможной в 2 раза, При 1 =5 и 1= 7, Р =0,98 Рмах, т.е. потери величины осевой силы незначительны, Максимальное значение Р = Рмах достигается в диапазоне 1 = 57, например, для композиционного материала со степенью анизотропии Еи/Е 1 = 30 и оптимальным углом армирования 25 О, оптимальное значение, вычисленное по формуле (5), 1 - 5,3. Здесь Ен иЕ - модули упругости в направлении армировакия и в поперечном направлении,При 17, например, т = 10 осевая сила в 2 раза ниже максимально возможной,Таким образом в диапазоне1= 57 обеспечивается наивысшая эффективностьпредлагаемого устройства,Борштанга работает следующим образом,5 При обработке на резец 3 действует сила резания, которая создает крутящий момент. Крутящий момент частичнопередается на армированную трубу 2 и растягивает ее. При взаимодействии ее с тру 10 бой 1, на последнюю передается осеваярастягивающая сила, которая увеличиваетвиброустойчивость и поперечную жесткостьборштанги. В связи с этим появляется возможность интенсификации режимов реза 15 ния и повышения производительностиобработки.Изобретение позволит по сравнению спрототипом повысить виброустойчивостьна 3035 за счет создания осевой растя 20 гивающей силы.Формула изобретенияБорштанга, содержащая корпус, выполненный в виде двух концентричных труб,жестко связанных между собой по концам,25 и резец, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения виброустойчивости путем создания осевой растягивающей силы,одна из труб выполнена из углепластика илиборопластика, армированного под углом30 2227 к образующей, при этом геометрические размеры радиального сечения трубвыбираются из соотношенияг б 357где 11 - толщина стенки неармированной трубы;40 б 1 - средний диаметр неармированнойтрубы;г - толщина стенки армированной трубы;бг - средний диаметр армированной 45 трубы.