Стенд для исследования процесса обработки глубоких отверстий

Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(43) Опубликован сударственный комитетоввта Министров СССРо делам иэооретенийи открытий юллетень27сания 1 9. 08,77) Автор.изобретени В. Злотницки нинградский ордена Красного Знамени механический институт 1) Заявитель 4) СТЕНД ИССЛЕДОВАНИЯ ПРО 11 ЕССА ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИ ОТВЕРСТИЙ Изобретение относится к машиностроению, в частности, к технике измерения колебаний системы СПИД (станок, приспособление, инструмент, деталь) при обработке тлубоких отверстий.Ф ВИзвестен стенд для, измерения величичы и направления радиального перемещения6т расточнои головки посредством тензометриЧеской аппаратуры, состоящий из связанной со шпинделем горизонтального сверлиль- С но-расточного станка трубы,в которойзакреплена растачиваемая втулка, Расточная головка соединена резьбой со стеблем и имеет поверхности, на которые опираются тензобалки с тензорезисторами 1, И, Однако этот стенд не обеспечивает достаточной точности измерения колебаний, используя косвенный метод измерения, состоящий в передаче сигналов возникающих деформаций через вспомогательные тенэо балки, опирающиеся на поверхности расточ, ной головки, обладающие инерцией и имею шие контактное трение, Кроме того, стенд имеет узкий диапазон измерения только одного вида инструмента - расточной го овки - и проводит замеры при одном полине положении стебля. Известен стетщ, установленный на горизонтально-сверлильном станке, содержа- ший обрабатываемую деталь и стебель со сверлом, закрепленный в каретке задним концом, на котором расположены тензореэисторы2.Этот стенд отличается повышенной точ-. ностью измерения колебаний, но также имеет узкий диапазон измерений, так как снятие сигналов деформаций ведется в од-т ном сечении на заднем конце стебля и па раметры вибраций режущего инструмента определяются путем пересчета значений амплитуд крутильных, продольных и изгиб ных колебаний, те. косвенным методом, уменьшающим достоверность значений параметров вибрацийрежущей кромки инструмента, Кроме того, на стенде невозможнст повторение опыта при постоянных факторая эксперимента: однородности материала детали, постоянной жесткости стебля, одит иаковых условиях наладки станка.30 Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых точек и сечений системы СПИДувеличение числа одновременнорегистрируемых величин, повышение точности определения параметров вибраций иизмеряемых величин,Для этого предлагаемый стенд содержит державку с установленными перпендикулярно ее оси на заданном расстоянииодин от другого сменными опытными образцами и стебель режущего инструмента ввиде полой трубы, по всей длине которойв углублениях группами установлены тензорезисторы.Образцы выполнены коническими и снабжены с двух сторон л сками, плоскостикоторых перпендикулярны оси деряавки,Державца состоит из жестко соединен.ных между собой секций, с одного торцакаждой из ко орых вблизи образца установлена коцдукторная втулка, а стебельимеет на наружной поверхности кольцевыепроточки для установки тензорезисторов ипродольные канавки для выводных линийк измерительным приборам, 25Измерения производят как непосредственно у режущего инструмента, т.е. на пе.реднем конце стебля, так. и в других егосечениях по длине синхронно с регистрацией колебаний детали, приспособлений иузлов стаЗка,Точность воспроизведениясигналов измеряемых деформаций стебля идентичнаточности, обеспечиваемой тензобалкой тарировочного устройства тензостанции, а 35конструкция стенда позволяет повыситьточность экспериментальных данных путеьповторных опытовпри постоянной характеристике элементов упругой системыСПИД и постоянных физико-механических 4 Освойствах обрабатываемых образцов,На фиг, 1 изображен описываемыйстенд, общий вид; на фиг, 2 - цилиндрическая державка; на фиг, 3 - разрез А-Ана фиг, 2; на фиг, Ф - йзрез Б-Б на45фин,. 3; на фиг, 5 - стебель режущего ин.струмента;,на фщ. 6 - разрез В-В наЙ 1 п, 5; нафиг, 7 - разрез Г-Г на фиг, 6;на фиг, 8 - вид Д на фиг, 6; на фиг. 9 разрез Е-Е на фиг. 5; на фиг. 10 - частич-ные сечения по Ж-Ж, И-И, К-К, Л-Л,М-М н 1 фиг, 5.Стенд смортирован на горизонтальномсверлильно-оасточном станке и состоит изстанины 1, шпиндельной бабки 2, в которой установлена деряавка 3 с опытнымиобразцами 4 и коническими пробками 5,опирающаяся на люнеты 6. В подающейкаретке 7 закреплен стебель 8 режущегоинструмента 9, опирающийся на стойки 16,Стебель 8 проходит в державку 3 черезмаслоприемник 1 1. На державке 3 установлена кольцевая тензостанция 12, на "станине - счетчик 13 оборотов державки3, на стебле 8 - токосъемное устройство14. Стенд также. содержит втулку 15 сдифманометром 16 и прозрачный стакан17, например из оргстекла в металлическом каркасе, На стенде имеются измерительные и регистрирующие приборы давления 18, расхода 19 и температуры 20смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).На шпицдельной бабке 2, подающей каретке 7, люнетах 6, стойках 10, маслоприемнике 1 1 установлены виброизмерительные приборы 21. Линии проводки 22от тензорезисторов экранированы и идутчерез шаровой разъем 23 к тензостанциями осциллографу,Полая цилиндрическая державка 3(фиг. 2) состоит из жестко соединенныхмежду собой секций 24, в каждой из которых на заданном расстояьии друг от друга имеются конические отверстия 25 дляустановки в них сменных опытных образцов 4 и конических пробок 5. Образцы 4(фиг. 3) изготовляют из одного прутка материала, они имеют одинаковые физико-,механические свойства и расдоложены вдиаметральной щрскости державки 3, Наобразцах с двух сторон, параллельно оси,выполнены лыски 26 для обеспеченияправильного входа и выхода режущего инструмента 9, В каждой секции 24 державки3 с торца вблизи образца 4 расположены запрессованныезакаленные кондуктор/пые втулки 27 (фи 1, 4), для направлениярежущего инструмента 9. При необходимости определения частоты собственных крутильных колебаний стебля 8, например приглубоком сверлении, в частично засверленном образце 4 (фиг. 3,4) делаетсяокно 28 с размером сектора 90, создающее прерывистое резание,Стебель 8 (фиг, 5 ) режущего инструмента 9 выполнен в виде цилиндрическойполой трубы, в которой на заданном расстоянии друг от друга по всей длине вуглублениях группами установлены и загерметизированы с помощью двух полувтулок 29 (фиг, 6 и 7 ), тензорезисторы30 и опорные планки 31 (фиг, 8, кольцо29 снято),В первом от режущего инструмента 9сечении В-В стебля 8 (фиг. 5) распелагают тензорезисторы 30 крутильных колебаний, продольных и изгибных (поперечных),в вертикальной и в горизонтальной плос"костях, а в следующих сечениях - тензорезисторы 30 только изгибных колебанийв вертикальной и горизонтальной плоскостях, В последнем перед шаровым разъемом 23 сечении М-М стебля 8 располагают такие. же тензорезисторы 30, как и;в первом сечении. Линии экраниромннойпроводки 22 (фиг. 8,10) от тензорезисто;ров 30 проходят по продольным канавкам32 (фиг. 9) расположенным под угломерравным 120, и по всей длине стебля.8эагерметизированы, например, эпоксиднымкомпаундом ЗЗ (фиг, 10).Стенд применяют для исследомнияпроцесса обработки глубоких отверстий сиспользованием сверлильных, расточныхи хонинговальных головок, зенкеров, разверток, плаваюших пластин, раскаток идругих инструментов,Подготовка стенда к работе состоитв статической тарировке тензореэисторов30 стебля 8 и определении частоты собственных колебаний его в динамическомрежиме при прерывистом резании специального образца 4, имеющего окно с размером сектораФ 0(фиг. 3).б,Статическая тарировкапроизводитсянагружением стебля 8 в свободном состоянии или при введении его с режущим инструментом Х в державку 3 нагружениемчерез конусные отверстия 25.оДля обеспечения однородности физикодеханических свойств образцов прутокматериала предварительно подвергаюттребуемой термической обработке, механическим испытаниям, химическому аналйэуи контрольной проверке на макро- и микроструктуру,Стенд настраивают на последователь- .ное резание образцов 4, установленныхв отверстиях 25 по всей длине державки.3, или на резание образцов 4, заменяе-мых поочередно в выбранном для эксперимента сечении. Отработанные образ-.цы 4 заменяют в тех же гнездах державки 3 на новые и обрабатывают их при томже 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 неврашаюшейся державке 3 и вращающемся стебле 8 разность давлений дои после режущего инструмента 9 определяют с помощью втулки 15 (фиг. 1),а направление и характер движения, струйного потока в торцовой части режушегоинструмента 9 в статическом и динами5 10 15 29 25 30 35 40 45 50 55 60 6ческом режиме визуально с помощью прозрачного стакана 17 (фиг. 1). При необходимости втулка 15 и стакан 17 могутприсоединяться непосредственно к маслоприемнику 11. Давление, расход и температуру СОЖ определяют приборами 18-20(фиг. 1), присоединяемыми в заданных сечениях через конические пробки 5, для которых используютотработанные опытныеобразцы 4 с просверленными в 1 осевом на.,правлении присоединительными отверстияма(фиг, 1). Сигналы измеряемых деформаций вращающегося стебля 8 (фиг, 1) передают токосъемным устройствам 14,При вращающейся державке 13 и неврашаюшемся стебле 8 давления и температуры СОЖ измеряют теми же приборами18 и 20 (фиг. 1), установленными нанапорной линии масдоприемника 11, Крутильные колебания державки 3 измеряюткольцевой тензостанцией 12 (фиг. 1), ачисло оборотов - счетчиком 13 оборотов(например, типа радиоантенны). форму колебаний узлов станка при резании опредепяют на вибрационном режиме в заданныхточках, например, на шпинделыдой бабке 2(фиг. 1), подающей каретке 7, маслоприемнике 11, стойках 10, люнетах 6 виброизмерительными приборами 21. Измерениядда стенде производят автономно иддд комплексно по всем точкам замера параметровпроцесса и колебаний системы СПИД. Пультуправления позволяет коммутировать требуемое сочетание регистрируемых параметров процесса обработки глубоких отверстий.Длина державки 3 (фиг, 1) может варьироваться путем жестко присоединяемыхсекций 24 (фиг. 2), например, посредствомрезьбы (фиг. 4).Стенд позволяет определять влияниедеформаций, формы колебаний и амплитудно-частотной характеристики вибраций уп 4ругой(,системы СПИД на кривизну оси гну;бокого отверстия, так как воздействие этихфакторов на процесс резания проявляетсячерез ориентирование и направление режущего инструмента 9 относительно поверхности обрабатываемого отверстия.На заключительной стадии исследомнийвместо державки 3 на стеддде устанавливадОтдеталь, типа вала с требуемым отноше:нием длины к диаметру,Комплексное измерение колебаний систеьмы СПИД позволяет получить зависимостьповедения режущего инструмента Х от статической и динамической устойчивости 1 стебля 8, его упругих связей, обусловленныхстепенью затяжки креплений в маслоприемнике 11, промежуточных стойках 10, подаюшей каретке 7.Одновременное измерение форм колебаний узлов станка, вспомогательных"приспособлений, обрабатываемой детали и вибраций режущего инструмента 9 позволяет устано.вить закономерности взаимодействия системы СПИД и процесса резания и определить условия безвибрационной обработки глубоких отверстий, увеличить стойкость йнструмента, повысить производительность процесса резания.Использование в качестве экспериментального материала небольших по размерам образцов 4 вместо деталей типа валов и втулок экономит,метала или другой испытиваемый материал.формула изобретения1. Стенд для исследования процесса.об работки глубоких отверстий, содержащий, установленный на каретке режущий инструмент со стеблем и тензорезисторами, соеди пенными с измерительными .приборами, а также установленную в-шпиндельной бабке державку, о т л и ч а ю щ и й с я 8тем, что, с целью повышения точности ирасширения диапазоца измерений, державка выполнена,в виде полого цилиндра сустановленными в ней опытными образцами, расположенными перпендикулярно осидержавки и на заданном расстоянии одинот другого, при этом по длине стебля выполнены углубления, например кольцевыепроточки, в которые герметично и запод- В лицо вмонтированы тензорезисторы.2, Стенд по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что образцы выполнены коническими и снабжены с двух сторон лысками,плоскости которых перпендикулярны оси З державки.Э.Стендпоп. 1, отличавщийс я тем, что державка выполнена состав-.ной, с одного торца каждой из секций ко-торой установлена кондукторная втулка.2 ВИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство М 420434,кл. В 23 Д 17/16, 1974.и 2 М:танки и ннструментф 1968. % 12с. 26.565780Е - ЕЮВСоставитель В. Пегов Редактор В. Дибобес Техред О, Луговая Корректор М. немчик Заказ 2269/8 Тираж .1207 . Подписное БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатеитф, г, Ужгород, ул. Проектная, Ф