Виброгасящий резец

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК В 27(16 РЕТЕНИ слЭ ЕЛЬ ени еха и неаучноашиностс. 47. иГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(71) Ленинградский орденаи ордена Красного Знаменический институт(54)(57) ВИБРОГАСЯЩИЙ РЕЗЕЦ, содерцкащий корпус с установленным в нем со стороны главной задней плоскости демпфером трения, связанным с механизмом подачи и стопорения, о т л ич а ю щ и. й с я тем, что, с цельюФ повышения точности обработки, корпус снабжен упругим рычагом, ось которого перпендикулярна главной задней плоскости 1 а демпфер трения выполнен в виде клина, закрепленного на одном из плеч упругого рычага.1 10872Изобретение относится к механической обработке точением деталей спротяженными поверхностями обработки.Известен виброгасящий резец, содержащий корпус с установленным внем со стороны главной задней плоскости демпфером трения, связанным с(механизмом подачи и стопоренияНедостатком известной конструкцииявляется низкая точность обработки.из-за нестабильного гашения вибраций при обработке деталей с протяженными поверхностями обработки.Целью изобретения является повышение точности обработки.Поставленная цель достигается тем,что в резце, содержащем корпус с установленным в нем со стороны главнойзадней плоскости демпфером трения,связанным с механизмом подачи и стопорения, корпус снабжен упругим рычагом, ось которого перпендикулярнаглавной задней плоскости, а демпфертрения выполнен в виде клина, закрепленного на одном из плеч упругого рычага.На фиг.1 показан виброгасящий резец,вид сбоку,на Фи:;.2 - тоже, видсверху, на Фиг.3 - сечение А-А наФиг.2, на фиг,4 - расчетная схемапроцесса гашения вибраций резца и обрабатываемой детали,Виброгасящий резец содержит корпус 1 и демпфер трения, выполненныйв виде клина 2, закрепленного винтами 3 на переднем конце упругогорычага 4, установленного с воэможностью поворота вокруг оси 5 в видерезьбового пальца и Фиксации посредством гайки б и болта 7, на конце40которого выполнена проточка 8, с которой взаимодействует вилка 9 упругого рычагаДля обеспечения постоянного га 45рантированного контакта наружнойграни 10 клина 2 с обработаннойповерхностью 11 детали, а внутренней грани 12 с главной задней плоскостью 13 резца, ось 5 расположенаперпендикулярно к главной заднейплоскости 13 резца. Для повышенияизносостойкости клина 2 его граниармированы пластинами 14 из твердогосплава.Перед началом резания клин 2 спомощью болта 7 опускается вниз ибез его участия на детали формируется обработанная поверхность 11. Затем вращением болта 7 клин 2 перемещается вверх и вводится в зазормежду обработанной поверхностью 11детали и главной задней плоскостью13 резца до легкого касания клином2 обработанной поверхности 11, и вэтом положении болт 7 стопоритсягайкой б. Гарантированный контактвнутренней грани 12 клина 2 с главной задней плоскостью 13 резца обеспечивает осью 5 в виде резьбовогопальца упругой прокладкой 15 и деформацией упругого рычага 4.На расчетной схеме упругой системы резец-клин-деталь (Фиг.4) ив описании работы предлагаемого резца приняты следующие обозначения.Р , Р - составляющие силы реэа 2 %ния, приведенные к главной режущейкромке резца, действующие соответственно по касательной к плоскостирезания и по нормали к ней,СрСС 1ССАС дприведенные жесткости упругих систем резца (индекс р ), клина 2 (индекс % ) и детали 11 (индекс д ) соответственно по осям координатчик;Хр в 1 рщф 1 ф1 С, КАДфкоэффициенты затухания упругих систем резца, клина 2 и детали 11 поосям к-ординат ю и к;И, И- нормальная и касательнаясилы, действующие в зоне контактавнутренней грани 12 клина 2 иглавной задней плоскости 13 резца,Б, Т - нормальная и касательнаясилы, действующие в зоне контактанаружной грани 10 клина 2 и обработанной поверхности 11 детали.Приведенные жесткости и коэфФициенты затухания учитывают свойства доминирующих упругих системрезца, клина и детали, поэтому полагаем их связанными с условным корпусом станка,Работа предлагаемого виброгасящего резца осуществляется следующим.образом (Фиг.4).При отсутствии колебаний резца идетали, т.е. когда они не совершаютвозвратно-поступательных относительно друг друга движений, толщина срезаемого слоя д постоянна, поэтомусилы Р и Р тоже постоянны. Приэтом упругие системы резца, клина 2и детали находятся в состоянии статического равновесия (как было отмечено, клин вводится между деталью1087261 4Если скольжение клина 2 по главнойзадней плоскости 13 резца отсутствует, то(2) Р=ЕХ=пЮЗ,ха+И (1)+ Е (1),50 где Й иО 3и резцом до легкого касания с поверхностью резания, поэтому силы Б и Т в этом случае малы.и ими можно пренебречь).Таким образом, при отсутствии колебаний резца и детали клин со своей упругой системой является дополнительной опорой, связанной с резцом через зону контакта на его главной задней плоскости 13, где действуют силы И и Р, образованные при предварительном поджатии клина 2. Можно сделать вывод, что при отсутствии колебаний резца и детали клин 2 не является их возбудителем (так как силы Я и Т пренебрежимо малы) и, будучи опорой для головки резца, увеличивает жесткость и тем самым повышает виброустойчивость его упругой системы.20Рассмотрим случай работы клина 2 как демпфера колебаний резца и детали.Пусть при резании возникли малые колебания резца и детали. Тогда поверхность резания будет волнистой, а толщина среза а переменной (на фиг.ч такая поверхность резания изображена синусоидальной линией)Силы Рг и Р становятся переменными, зависящими от частоты ы волн на поверхности резания и амплитуды дс изменения толщины среза с, Волнистый след поверхности резания, действуя на клин 2, создает периодические возмущения. Поэтому силы 8 и Т, а также Х и Р переменные,зависящие от частоты волн и их высоты, соответствующей в 0 .Процесс гашения вибраций резца и детали протекает наиболее эффектив 40 но в том случае, когда клин. 2 своей внутренней гранью скользит по главной задней плоскости 13 резца. Это условие выполняется только тогда, когда касательная сила Р в зоне контакта равна или больше предельной силы сопротивления смещению, которая может быть определена по формуле коэффициент трения скольжения,эмпирический коэффициент, 55предельное предварительноесмещение;нормальное давление,где д - предварительное смещение,причем с 14 д"в, Величину Т = п 8 Н можно назвать силой сопротивления смещению до начала скольжения клина по задней плоскости резца.С учетом приведенных рассуждений (согласно схеме на фиг.4) вынужденные колебательные движения резца, детали и клина 2 описываются следующей системой дифференциальных уравненийЯ2 +1 2 +С 2 =С Ь+сс 151 н%1 Ь+Р 2Р 2 Р Р 22 2+С- 51 н - 1+8 (+Р И)5 о . фтгдр Р г г щ д .1 д +С14, ю/ М 1( %Ф Й всю 1 с 59 Ч В этой системе шши ш 1, - приведенные массы резца, детали и клина 2. В первом уравнении в его правой части первое слагаемое - сила Р выраженная через эмпиричесгкий коэффициент Спостоянную и переменную составляющие толщины среза а и Ьр частоту их изменения 1, ширину среза Ь В этом выражении и других т - эмпирический коэффициент, С - время. Второе и третье слагаемые рассматриваемой правой части первого уравнения - проекции на ось нормальной и касательной сил, действующих Между резцом и клинаправлачают оек авле сил М и Я. системы (3)5) позволяет ции их на на Совместно решени(4) исущестаиде с уравнениями найти условие колебаний реэ ования гаше али, Оно им Р(11 Р ЦРзк,иф згде- коэффициерния между клином иК системе (3) инеобходимо присоедисовместимости перемклина и детали, укалюфтовое положениеверхностью резаниякостью. Они имеют в резцом.соотношениянить уравн етний резц эывающих на клина между и задней пл безпо 50 3ном 2, зависящих от времени С. Во втором уравнении в. его правой части первое слагаемое - сила Р 1 выраженная через эмпирический коэффициент Сци в. Второе и третье слагаемые в этом уравнении - проекции на ось нормальной и касательной сил, действующих между резцом и клином 2, зависящих от времени . Третье уравнение системы в правой части содер жит уже известное выражение для силы Р , а вторым и третьим слагаемыми его являются проекции сил Я и Т на ось з, т.е. силы Я и Т которые зависят от эмпирических 15 коэффициентов С (с индексами Я и Т ), числа вершин волн Р одновременно взаимодействующих с клином 2, а также от величин д и па. Сила Т зависит также от коэффициента тре ,ния Е детали о наружную грань 10 клина 2. В четвертом уравнении первое слагаемое - сила Р , рассмотренная ранее, а второе и третье слагаемые - соответственно проекции сил Я 25 и Т , на ось а т,е. силы Я и Эщ. Выражения для них аналогичны силам Я и Т и различаются они только индексами Х и а, В правых частях пятого и шестого уравнений содержатся уже рас- З 0 смотренные выражения сил, действующих на клин 2.Необходимо учесть соотношения между силами нормального давления и трения на задней плоскости резца, имеющие вид(ига ри гас г,;М( при с ф д" Здесь в левые скобки заключены проекции составляющих Р 1 Р и Р силы резания на направление нормальной силы Я, зависящие от времени С; индекс Р при Фигурных скобках означает, что выражение в них есть величина, спроецированная на направление силы трения скольжения Р; И 1 - предварительный натяг в зоне контакта резца и клина 2; Я - переменная составляющей натяга, которая образуется при гашении колебаний резца и детали, два правых слагаемых - проекции сил Т и Я на направление силы Р.Условие (6) означает, что, если клин 2 неподвижен относительно резца, он при встречном движении резца и детали является упором, т.е, оказывает сопротивление образованию волнистости на поверхности резания. Однако, если при встречном движении резца и детали давление со стороны детали на клин 2 больше, чем силы, удерживающие клин в клиновом зазоре то клин, продолжая оказывать сопротивление и уеодолевая силу предварительного натяга, переместится вниз, скользя внутренней гранью по главной задней плоскости 13 резца На поверхности резания образуется волнистый след от режущей кромки резца, причем глубина этого следа существенно меньше, чем в том случае, если бы в зазоре между резцом и деталью клин отсутствовал.30 Последнее действие клина можно оценить как демпфирующее: допуская колебания резца и детали, клин оказывает им сопротивление. Таким образом, в предлагаемой конструкции демпфера трения виброгасящего резца клин выполняет три функции:а) дополнительной опоры для резца, увеличивающей его жесткость, а тем самым и виброустойчивостьб) упора, обеспечивающего постоянную дистанцию между обрабатываемой деталью и резцом и тем самым препятствующего их встречным колебательным движениям;вг собственно демпфера, который трением о заднюю главную плоскость резца создает сопротивление колебаниям резца и обрабатываемой детали.Это позволяет исключить необходимость принудительного силового поджатия основного элемента, деьшфера-упора к обрабатываемой поверхности, благодаря чему предлагаеьый резец при установившемся резании не имеет паразитного трения об обрабатываемую деталь. Клин 2 вступает в контакт со скольжением относительно обработанной поверхности детали только в случае возникновения на ней волнистого следа от прохода режущей кромки, Трение клина 2 об обработанную поверхность детали поекращается сразу после погашениявибрации при резании. В результатеэтого клин 2 сохраняет форму поверхности рабочих грачей, чтоисключает возможность увеличениясуммарной вертикальной составляющейсил трения и резания, приводящегоик образованию наростаТем самым исключается возможностьдействия демпфера трения как возбудителя вибраций резца и обрабатываемойдетали. Это снимает ограничение повиброгасящему действию с демпфер:,и обеспечивает эффективное гашениевибраций резца и обрабатываемойдетали с амплитудами порядка ОС 200 мкм, которые особенно часто возникают при резании на средних крупныхи тяжелых станках.Для повьппения эффективности виброгашекия при точении деталей диаметром менее 200-300 мм поверхность наружной грани ( твердосплавной пластинки) клина 2 целесообразно выполнить вогнутой, При точении деталейдиаметром более 300-400 мм, имеющихмалую кривизну поверхности, нарукнаггрань 10 клина 2 может быть плоской.Предложенный виброгасящий реве:.обеспечивает повышение точности обработки эа счет гашения вибрацийрезца и обрабатываемой детали г.,ри то .ненни деталей с протяженными поверхностями обработки на режимах скоростного силового резания,УьР. 4Эщ 2542/9 тиоат 1037 Подписное ППП тент г УВГорэ ул.11 роекп 3 ая,