Способ сверления отверстий и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИН 1)5 В 23 В 35/ОО ЕТЕЛЬС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Челябинский политехнический институт им,Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР:(54) СПОСОБ СВЕРЛКНИЯ ОТВЕРСТИЙ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к абработке металлов резанием, Цель изобретения - повышение производительностии стойкости спиральных сверл при :бработке неполнопроФильных отверстн:".,На шпиндель 1 устанавливают упругоинерционный элемент 2, Упругая частьпоследнего выполнена в виде стержня3 и инерционной части 4, включающейв себя хвостовик 5 с установленнымна нем сверлильным патроном 6, Дополнительный инерционный элемент 7 раз15 б 0413 мещен на инерционной части 4 и крепится к стержню 3 для снижения частоты собственных крутильных и продольных колебаний режущей части 8сверла 9. Под действием крутящего мо"мента и осевой силы, воспринимаемыхсверлильным патроном 6, стержень 3элемента 2 деФормируется и совершает продольные и крутильные колебания относительно шпинделя 1, При Изобретение относится к обработке металлов резанием.Целью изобретения является новьппение производительности н стойкости спиральных сверл при обработке непол нопроФильных отверстийНа Фиг.1 изображен граФик изменений амплитуды крутильных деФормаций сверла от частоты возмущений при нагруженни инструмента крутящим моментом; на Фиг,2 - граФик изменения амплитуды крутильных колебаний при нагружении сверла осевой. силой; на Фиг,3 - груФик крутилькых деФормаций сверла при совместном нагружении крутящим моментом и осевой силой; на Фиг,4 - устройство дпя сверления, "Способ обработки заключается в том, что сверление деталей с неполно- проФильными отверстиями производят инструментом,. частоту собственных крутильных и продольных колебаний которого снижают. до величин соответственно не менее чем в 1,5 и 1,25 раза ниже частоты возмущающих нагрузок. 40 Снижение частоты собственных Йрутильных и продольных колебаний инстру-. мента обеспечивается упругоинерционным элементом, При этом снижение упомянутых частот не менее чем в1,5 и 1,25 раза по сравнению с частотой возмущающих нагрузок обеспечивает снижение амплитуды деФормационных крутильнйх колебаний спиральный свеРл до величины, не пРевышающей деФормации инструмента при его статическом нагружении Фиг,1-3),Указанные пределы снижения часто" ты крутильных и продольных колебаний определены экспериментально, Исследовали деФормации сверл диаметром 1 - 5 мм.с углом наклона струэтом инерционная часть 4, а следова -тельно, и зона крепления сверла 9совершают крутильные и продольныеколебания относительно шпинделя 1 счастотами, обеспечивающими снижениечастот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до величинсоответственно не менее, чем в 1,5и 1,25 раза ниже частоты возмущающих колебаний. 2 с.пФ-лы, 4 ил,жечных канавок 20-30", Определяливлияние частоты нагружения инструмента на величину его деФормаций,. При экспериментальных исследованиях сверло нагружали только крутящим моментом, только осевой силойили комплексно крутящим моментоми осевой силой, Комплексное нагруже"ние обеспечивалось при обработке образцов, а нагружение крутящим моментом и осевой силой осуществлялиспециальными нагружателями,Величина крутильных деФормацийинструмента при периодическом нагружении его крутящим моментом не превьппала деФормаций при статическомнагружении крутящим моментом той,жевеличины при частоте возмущающих нагрузок не менее чем в 1,5 раза большечастоты собственных крутильвых колебаний сверл,Крутильные деФормации инструментапри его нагружении осевой силой, происходящие в связи с наличием у сверлспиральной части, достигали максимальных значений при постоянной частоте возмущающей нагрузки у сверл снаибольшим углом наклона стружечныхканавок, т,е, тогда, когда перекрестная жесткость принимала наибольшиезначения, Под возмущающими нагрузками имеются в виду нагрузки, действующие на инструмент в процессе резания,в частности крутящий момент от тангенциальной составляющей силы резания и ее осевая составляющая,Параметры упругоинерционного эле"мента назначают в зависимости от параметров инструмента в соответствиисо следующими неравенствами соответственно при крутильных и продольныхколебаниях сверлаа 1 кз аГк а к 1 Рк 11 1 Р -- -1;р - -(1 к С, ах, а Сз Р 1 Рк 1 з а , С з, Р 11 Рк 1 зь -ьас а а а,С а аэ ар Сщ Рл 1, Рл 1с,-- с --- амСл 1ал алг Рл 1 з т- - - ) алэмоменты инерции и массаинерционной части элемента;собственные частоты поодольих и крутильк.1 х колебаний,Р= ы /1,25, Р= ы/1,5; Ы - частота возмущающих нагрузок; 511,1,1- соответственно длины упругой части дополнительногоэлемента, цилиндрическойи спиральной частей сверла;СС, - продольная и крутильная 30жесткости упругой частчупругоинерционного элемен"та",СГ к " продольная и крутильнаяжесткости цилиндрическойчасти сверла;Сп,С кэ - продольная и крутильнаяжесткости спиральной части сверла;а 1 а, - скорости распространенияпродольных и крутильныхколебаний в упругой частиупругоинерционного элемента;а, а- скорости распространения 45продольных и крутильныхколебаний в цилиндрической части сверла;а,а- скорости распространенияпродольных и крутильных 50колебаний в спиральнойчасти сверла,Устройство для осуществления спо. -соба обработки содержит шпиндель 1,предназначенный для связи с приводом вращения и осевого перемещения( не показ ан ), На шпиндель 1 устанавливают упругоинерционный элемент 2,упругая часть которого выполнена в а, Ск Р 1 Р 1) 8 -- -1: --- акгСк 1 ак 1 " гк виде стержня 3 и инерционной чгс-.и,включающей в себя хвостовик 5 с установленным нг нем згжпьап,м устройством - сверлилывм патроном 6, доно.лнительный инерционный элемент 7 иучасток его крепления на у ругомстержне 3 элемента 2, обеспечивающиеснижение частоты собственных крут:".лных и продольных колебаний режущейчасти 8 спирального сверла 9, состоящего из спиральной 10 и цилиндрической 11 частей, Одним концом стержень3 соединен со шпинделем 1, а другимконцом жестко связан с инерционнойчастью 4,Устройство работает следующимобразом,Периодически изменяющиеся силырезания воздействуют на режущую часть8 сверла 9, деформируя его спнргл 1 ную 1 О и цилиндрическую 11 части, К,;утящий момент и осевые нагрузки воспринимаются сверлильным патроном Ьвходящим в инерционную часть 4 элемента 2, Под действием крутящего осмента и осевой силы упругий стержень 3 элемента 2 деформируется и совершает продольные и крутильные колебания относительно шпинделя 1 станка, Частоты этих колебаний зависятот крутильной С , и продольной С л,жестко сти упруго го стержня 3, скоростей распространения колебанийа к, и а а также момента инерции1 и массы ш инерционной части 4 элемента 2,При выполнении указанных ограничений инерционная часть 4, а слеловательно,и зона крепления сверла 9совершают крутильные и продольные колебания относительно шпинделя 1станка с частотами, обеспечивающимиснижение частот собственных колебаний режущей части 8 сверла 9 до ве15 б 0413 Формула изобр.етения Р.1 зак Скг Р 1 Рк 1 гь ) Я акэ а С ак акг акС кэ Рк 1 г Рк 1 э ак Скэ Рк 11 Рк 1 э Б - ,-"- К------- СЯ -- 1 -- + )а л 1 Рл 1, алгСлэ Рп 1 г Р 1 э ал Слг Рл 11 Рп 1 гшР ю 1.Г1 . .Д )а л 1 алэС пгДал а лгС, а, алг Рп 1Рл 1 э- -+1 ) Оап,Дэ апгСлэ Рл 1%иа пэСл,1 а лггде 1 - момент и Рп 1 э Яа л,экэ Слэ -2. Устройство для сверления отверстий, содержащее связанный с приволичин соответственно не менее чем в1,5 и 125 раза ниже частоты возмущений, При этом соотношения частотвозму 1 пающих нагрузок к собственнымчастотам колебаний инструмента смешаются в зарезонансную область вкоторой амплитуда деформационных колебаний не превьппает величину деформаций инструмента при его статическом 1 Онагружении,1, Способ сверления отверстий. при котором связанному со шпинделем сверлу и детали сообщают относительные движения вращения и подачи, о т 1а к 1 Р 1, . а кС кэ Рк 1 г 1 Р- дк(1 -- йд -- -йЯак 1 а кзск а кг аиСпэдаэ Сянерции инерционнойчасти;Р - частота собственных крутильнЬ 1 х колебаний,Рк =1 у 5 ргде Ю - частота возмущающих нагрузок;а , " скорость распространениякрутильных колебаний вупругой части упругоинерционного элемента;1, - длина упругой части упругоинерционного элемента;а - скорость распространения,кгкрутильных колебаний в цилиндрической части сверла;Скэ - крутильная жесткость спиральной части сверла;501 г - длина цилиндрической частисверла;1 э - длина спиральной частисверла;С кг - крутильная жесткость цилиндрической части сверла;С, - крутильная жесткость упругой части упругоинерционного элемента; л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и стойкости спиральных сверл при обработке неполнопрофильных отверстий, определяют частоту возмущающих нагрузок и устанавливают частоту собственных крутильных и продольных колебаний сверла меныпей в 1,.5 и 1,25 раза по сравнению с частотой возмущающих нагрузок, при этом используют упругоинерционньй элемент, который размещают между сверлом и шпинделем, а его параметры назначают в соответствии со следующими не 1 равенствами соответственно при крутильных и продольных колебаний.сверла; скорость распространениякрутильных колебаний в спиральной части сверла;масса инерционной части;частота собственных продольныхх колебаний. Рл= оэ/1,25;скорость распространенияпродольных колебаний вупругой части упругоинерционного элемента;скорость распространенияпродольных колебаний в цилиндрической части сверла;продольная жесткость спиральной части сверла;продольная жесткость цилиндрической части сверла;продольная жесткость упругой части упругоинерционного элемента,скорость распространенияпродольных колебаний вспиральной части сверла, гг;з оДс дом вращения и осевого перееаения шпиндель, несущий сверло, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности стойкос 5 ти спиральфщх сверл при обработке неполнспрофильных отверстий, устройство снабжено упругоинерционным элементом, упругая часть которого вы 3 1( полнена в виде стержня, соединенного одним концом со нгинделем, а другим концом жестко связанного с инерционной частью, в которой закреплено сверло, прп этом на инерционной части размещен введенный в устройство дополнительный инерционный элемент.Тираж 699 Заказ 945 Подписное ВНИИПЦ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1 13035, Москва, 3-35, Раушская наб д. 4/5