Способ базирования борштанги

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 41/02, 35 5 СА ЕНИ ЗО СВИДЕТЕЛ ЬСТ(71) Киевский.палите50-летия Великой Оческой революции(56) Троицкий Н.Д, ГМашиностроение, 1 отка, а и обрать изоделяют ых коле- равляюгают в ебаний м коливенства реч.ных хнический институт им. тябрьской социалисти,К.Якимчук и Ю.И,Ада лубокое сверлени971, с.105 - 107. АНГИ е относитск обработке ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 4) СПОСОБ БАЗИРОВАНИЯ Изобретени я к металлообработке, а именно глубоких отверстий.Одним из широко используемых в прак- . тике путей повышения продольной устойчивости борштанг является применение одного или группы люнетов. Причем в зависимости от схемы обработки отверстия (сверло неподвижно- главное движение резания и подачи совершает заготовка; сверло и заготовка вращаются навстречу и совершают движение подачи в различных комбинациях и т,п ) положение люнетов относительно определенныхучастков борштанги по мере врезания инструмента в заготовку может оставаться либо неизменным, либо изменяться, Однако, и в первом и во втором случае по мере врезания инструмента, и соответственно, перемещения его борштанги внутрь формируемого отверстия, контакт опорных поверхностей люнета (люнетов) с телом борштанги прерывается, а в конце обработки - отсутствует вовсе. Это приводит к перманентному изменению величин прогибов борштанги в различных ее сечениях, к изменению ее динамической жеЫ 1818176 2(57) Использование; металлообраб . именно базирование борштанги пр ботке глубоких отверстий, Сущнос бретения: первоначально опре порядок формы поперечных изгибн баний борштанги, после чего нап щие элементы и люнеты распола точках. пересечения изгибных кол борштанги с осью отверстия, при это чество люнетов определяют из ра К=0-1), где - порядок формы попе изгибных колебаний борштанги. 3 и сткости, что в конечном счете принято опре- I делять как изменение динамических характеристик борштанги, оцениваемых по, 3 величинам амплитуд и скоростей перемещенияотдельных ее точек. Наличие люнетов в этом случае предотвращает потерю устой-чивости. Но изменение динамической жест-, кости борштанги, при указанном характере контакта ее поверхности с опорными элементами люнета (люнетов), приводит к возникновению вибраций с постепенно увеличивающейся амплитудой, Это прояв- ф ляется в наличии изменяющейся по характеру огранки - вибрационного следа ОО калибрующей вершины зуба инструмента д на обработанной поверхности отверстия: огранка возникает постепенно, нарастая к 0, выходному торцу обрабатываемой заготовки. Такой характер изменения вибрацион- ного следа поясняется перманентным: фф изменением формы поперечных изгибных колебаний борштанги. Механизм модуляции этих колебаний функционально связан с физико-механическими свойствами материала и геометрическими размерами конструктивных элементов борштанги, с изменениемние дополнительных опорных элементов в . развязанных конструкциях борштанг удается несколько повысить точность обработки. Вибрации, возникающие при резании 10 металлов, всегда содержат формы высших порядков и характеризуются частотами 50.10300 Гц, парциальный ряд собственных частот станка и его приспособлений легко поддается расчету и содержит частоты 15 6,8,11150,250 Гц. Элементарный анализ приведенных уравнений (1)(5) при отображении отклонений формы и расположения формируемого отверстия в виде ряда Фурье с ограниченным числом 20 коэффициентов.=пЯ ( р ) = - + ,Я асов(р + р ), (6)1=1где - порядковый номер формы полинома, 25 а - амплитуда 1-й формы, р - начальная фаза; ао/2 - постоянная составляющая текущего размера (отклонение размера), показывает, что поперечный профиль. формируется низкочастотной составляю щей спектра колебаний борштанги, а высо кочастотный диапазон спектра соответствует шероховатости обработанной поверхности. Полученные независимо экспериментальные данные указывают на 35 правомерность выводов: шероховатость обработанной поверхности уменьшается в случае, когда борштанга, являющаяся основным источником шума, колеблется с высокими частотами, Поэтому наиболее 40 рациональным путем повышения качества обработки является создание конструкций инструментов, работающих в высокочастотном диапазоне спектра собственных изгибных .колебаний. Указанный эффект может 45 быть достигнут при условии, что борштанга инструмента в процессе резания стабильно поддерживает форму колебаний высших порядков. 1+4 ляющих (опорных) элегде К - число направментов (люнетов);Хп - расстояние каждого из направляющих (опорных) элементов (люнетов) от вер шины зуба борштанги, см;и - порядковый номер направляющих(опорных) элементов (поддерживающих лю . нетов), начиная от вершины зуба инструмента, К=1,п;55 ф=0,1421 док формы поборштанги; дит к возвращению изогнутой линии борщтанги к первой форме (одна полуволна) и сопровождается ростом амплитуды колебаний и нарастающей к выходному торцу обрабатываемого отверстия огранкой,В отдельных случаях, за счет применеОсновным недостатком описанных, как аналогов, способов обработки отверстий (применение люнетов по одной из двух проанализированных схем, применение дополнительных опорных элементов) является невысокое качество обработки отверстий.В качестве прототипа принят способ обработки отверстий, при котором борштангу инструмента с режущим зубом, содержащим вершину, поддерживают люнетами. Основным недостатком способа является то, что по мере врезания инструмента в заготовку и, соответственно, перемещения его борштанги внутрь формируемого отверстия, положение люнетов относительно определенных участков борштанги изменяется, контакт опорных поверхностей люнетов с телом борштанги прерывается, а в конце обработки - отсутствует вовсе. Это приводит к перманентному изменение величин прогибов борштанги в различных ее сечениях, изменению ее динамической жес.ткости. При этом борштанга инструмента, изменяя формы, колеблется с различными частотами, диапазон изменения которых находится внутри диапазона частот, генерируемых технологической системой. Это приводит к резонансным колебаниям с постепенно увеличивающейся амплитудой и, следовательно к снижению качества обработки отверстий,Целью изобретения является повыше.ние качества обработки отверстий.Это достигается тем, что по способу обработки отверстий, при котором инструмент, содержащий борштангу с направляющими (опорными) элементами и режущим зубом, поддерживают по меньшей мере одним люнетом, согласно.изобретения, определяют порядок формы поперечных изгибныхколебаний борштанги и поддерживание борштанги люнетами осуществляют в узлах ее поперечных изгибных колебаний, соответствующих этой форме, а для обработки берут борштангу, у которой опорные элементы устанавливают в узлах ее поперечных изгибных колебаний, при этом количество направляющих (опорных) элементов, поддерживающих люнетов и расстояние между ними выбирают по формулам;К=(1-1) 1 ГфЛ -ехр(-1,386) - поряЕ 3 ечных изгибных колебаний5 10 15 20 253035 45 50 55- длина борштанги инструмента (от вершины зуба - до места жесткой заделки в шпинделе станка или его приспособлении), см;Е - молль упругости материала борштанги, кг/см;р - плотность материала борштанги, кг/см;Е - площадь поперечного сечения борштанги, см;, - минимальная жесткость борштанги в направлении осей инерции ее поперечно го сечения, см;в- частота, высшая из спектра собственных частот станка, Гц..Таким образом отличие предлагаемого способа от способа-прототипа заключается в том, что за счет целенаправленной ориентации групп опорных элементов и люнетов , вдоль оси борштанги на протяжении всего периода обработки отверстия колебания .борштанги и, следовательно, калибрующей вершины зуба инструмента, происходит с частотами высшей гармоники, то есть вне низкочастотного и среднего спектра частот,генерируемых технологической системой. Это исключает возможность возникновения резонансных колебаний с амплйтудами, соизмеримыми с отклонениями формы и расположения отверстия, снижает шероховатость обработки, благоприятно сказывается на повышении стойкости инструмента и точности обработки.На фиг.1 изображена изогнутая упругая линия борштанги сверла, соответствующая расчетному (8) значению -й формы; на фиг.2- инструмент для реализации способа; нафиг,З - разрез по А-А.Способ реализуется следующим образом. После определения расчетным или экс периментальным путем частоты ввысшей из спектра собственных частот станка(спектра, генерируемого силами резания), по формуле (8) определяют порядковый номер формы, обеспечивающей работу инструмента в зарезонансной области частот технологической системы При этом принимают целую частьрассчитанной величины, Используя формулу(7), определяют место размещения каждой из К=(-1) групп опорных элементов борштанги (каждого из К=(-1) поддерживающих люнетов) и размещают люнеты и дополнительные группы опорных элементов на расстоянии Хп от вершины зуба борштанги сверла.В процессе сверления, при необходимости, люнетами 1, фиг.2 обеспечивают не.изменную их ориентацию относительно контактирующих с их опорными поверхностями трупп 2 аксиально расположенных опорных элементов. При подходе суппорта станка к торцу обрабатываемой заготовки 3, люнеты 1 автоматически открываются (фиг.З), пропуская суппорт с заготовкой 2, При этом соответствующая группа опорных элементов 2 теряет контакт с опорными поверхностями люнета и начинает контактировать с поверхностью 4 обрабатываемого отверстия. Таким образом обеспечивается стабильное сохранение требуемой формы колебаний борштанги инструмента.Применение предлагаемого способа обработки отверстий и инструмента для его реализации обеспечивает значительное повышение качества обработки за счет исключения вызываемых колебаниями низкой и средней частот отклонений формы и расположения отверстий, снижения шероховатости обработки, повышения стойкости инструмента.Формула изобретения Способ базирования борштанги при обработке глубоких отверстий на станках, при котором борштангу, несущую направляющие и инструмент, поддерживают люнетами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества за счет устранения биения борштанги, первоначально определяют порядок формы поперечных изгибных колебаний борштанги, после чего направляющие элементы и люнеты располагают в точках пересечения изгибных колебаний борштанги с осью отверстия, при этом количество люнетов определяют из равенства К=(-1), а осевые расстояния каждогоиз люнетов до вершины инструмента - из соотношения4 п1+4где и - порядковый номер люнетов, начиная от вершины инструмента;=0,142 / Б -ехр(-1,386) - порядЕ,док формы поперечных изгибных колебаний борштанги;- длина борштанги вместе с инструментом, см;Е - молль упругости материала борштанги, кг/см;р - плотность материала борштанги, кг/см;Р - площадь поперечного сечения борштанги, см;,- минимальная 1 кесткость борштанги в направлении осей инерции ее поперечного сечения, см 4;в - частота, высшая из спектра собственных частот станка, Гц..Муска изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 1917 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5