Способ обработки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1397311 А 1

E5D 4 В 24 В 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ..

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4067966/25-27 (22) 29.05.86 (46) 23.05.88. Бюл. № 19 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) Я. М. Сургунт, П. Ф. Котиков и Э. А. Свидерский (53) 621.928.77 (088.8) (56) Бабичев А. П. и др. Вибрационная отделочно-упрочняющая обработка: Сб. докладов науч.-техн. семинара.

Размерно-чистовая и упрочняющая обработка поверхностным деформированием. — М.: НИИМАШ, 1968, с. 84. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки деталей методом поверхностно пластического деформирования. Цель — повышение качества обработки за счет выравнивания по фазе и амплитуде упругих перемещений инструмента и заготовки. Между опорной поверхностью станка и базовой поверхностью заготовки располагают вязкоупругий элемент, осуществляющий демпфирование, а его жесткость определяют по математической зависимости. Между базовой поверхностью станка и обрабатывающим инструментом располагают упругий элемент.

Державки инструмента также выбирают с определенной жесткостью. При обработке массы детали и инструмента перемещаются с одинаковой частотой без смещения по фазе.

3 ил.

l39731l

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к обработке поверхностей методом ППД.

Цель изобретения -- повышение качества обработанной поверхности.

На фиг. 1 изображена расчетная схема; на фиг. 2 — схема реализации при обработке поверхностным пластическим деформированием; на фиг. 3 — схема реал изации способа при полировании.

Рассмотрим расчетнукз схему с целью определения условий обеспечения равенства фаз и амплитуд упругих перемещений де тали и инструмента.

В расчетной схеме применены следвгищие обозначения: mi — приведенная масса детали; гп2 — приведенная масса подвижной части инструмента; с1 — коэффициент демпфирования в месте закрепления детали; с2 — коэффициент демпфирования в зоне контакта детали и инструмента; ki жесткость закрепления детали; k2 — жест-. кость инструмента; k — жесткость в зоне контакта детали и инструмента, возмушающая сила Fs in(o t действует на деталь.

Согласно рассмотренной расчетной схеме с помощью уравнений Лагранжа получаем сле1)ующую систему уравнений:

miXi+ (ci+c) Xi — сХ + (ki+k) Xi — kX2=

=Fsin(otm2X2+ (с2+с) X2 — cXi+ (4+1() Х2— — kXi=0 (1)

Решение уравнений (1) при условии установившихся колебаний имеет вид

Х) — — А!яп(со1+ (р1) (2)

Х2 = А2яп(со1+ (р2)

Систему уравнений (1) следует решить при условии равенства по фазе и амплитуде упругих перемещений детали и инструмента, т.е.

Ai = А2; q)i = (p2 == (р.

Возмущающую силу можно представить в виде

Fsin(ot = Fsin ((()1+ q)) — (p) = 1.сов(рз1!1)(;2((()(+ (p) — Fsin(pcos ((ot + (р) (3) .

Подставляя уравнения (2) и (3) в уравнения (1), имеем — А)гп о)2sin ((ot+(p) + (с!+с) Ai(ocos ((o t+

+q)) — cA2(ocos ((ot+(p) + (ki+k) Aisin ((ot+

+(р) — kA2sin ((ot+(p) =Гсоз(рз!п (м1+(р)— — Fsin(pcos ((ot+(p) .

Приравнивая коэффициенты при sin ((ot+

+(p) и cos ((ot+(p), получаем — А)гп1()2 + (ki+k) Ai — kA2 = Рсоз(р (ci+c) А!о.) — с()А2 = — Fsin(p или (ki+k — mi(o Ai — 1(А2 = Fcos(p (ci+c) (oAi — со)А; = — Fsinq).

Второе упавнение системы (1) имеем — гп2А2(() sin ((ot+(p) + (с2)+ с) о)А2соз (() (+

+(р) — c(oAicos((ot+(p) + (k2+k) A2sin(oi +

+(р) — kA i sin. ((ot+(p) ==О

Приравнивая коэффициенты при яп ((ot+(p) и cos((ot+q)), получаем (k2+k) А2) — kA2 — m2()2А2=0 (с2+с) (рА2 — с(рА1=0

11олуч аем cIIcTcм у; )H L Ilcíi(É (ki+k — гп)(в ) Аi --1;А =-)- .". п(д ((!+с ) (рЛ1 --сО) А )== — 1. эlп Я, (k)+k — — гп2(o2) Л)- -1 A, == О (с2+с) А) — -сА, = — 0

При Ai==A2 и q. =(1.)==q; илес I

1(2+ 1< — —.гп2()) — — 1(=0== к )= 1П 2)0) с2)=0 с=фО ==) с)=-0 (4) (=) (6) 1

-/ (k+kI mI(,)2) 1 (с!+с i (o2 где (р — -- смещение по фазе переме:пений,и. тали оть!оситель!1о действия возмущспощей силы;

Л вЂ” — амплитуда перемешений .-:,ет(!л:.

Возму)щающзя сил а зызва)з(1 i, pc 1п1!))стями формы и установки детали.

Как видно из ураьпепий (8) и 19), с у-:сличением частоты возмущ þùåé силы у. личнвается cìåøcние l1a фазе перемен)ений детали относительно поверхносги п)стр,мента и происходит изменение ам!)литуды относительно !)еремегцений инструмента и,l(Tdли, что приводит к неравномер1гссти ) сп55 лия взаимодействия инструмента с (ет.=.лью в процессе обработки и с1!пжснн:о ка))есTвенных характеристик обраб()л анной;:оьсрхности.

Г

A = — - — — э)п(р

10 (. I (O

k! = гп i(» — -c;l)ctп!i.

Для! обеспечеi!IIH Л ===А);<р1=,р2= — -(р li) 2 но, чтобы ) ! I = !т)1() — -с1()С1д) )

k2 — — — m2о)

C2= 0

Деформирование инструх)с1(за дол к по быть равно нулю.

Таким образом, из анализа предлагаемойой схемы согласно выражениям (4) --(6) следует, что для выравнивания по фазе и амплитуде упругих перемещений детали и инструмента необходимо, чтобы жесткость вязкоупругого элемента была равной произведению приведенной массы детали на квадрат частоты возмущаюц!ей силы за вычетом произведения коэффициента демпфирования вязкоупру гого элемента на частоту возмущаюгцей силы и на котангецс фазы смещения упругих перемещений дета.!и и инструмента относительно возму!цающей силы, а жесткость упругого элемента была

30 равна произведению приведснпои ), ассы:;a..<вижной части инструмента Ilа квадрат частоты возмущающей силы.

Однако при жестком закрс1)ленин инструмента и вязкоупругом закрс .,lani!è детали уравнения (1) принимают вид

miXi+ (ci+c) Х;+ (ki+1 Х,=-1(2.,in!ot

Решение уравнения (7) имеет вид

Ъ

)),v= -) „.

139731 !

t5 с,.:с,. :,;-:;..ОГ.. :, . з:.; -,.; гим зале пи дста, и р(:I I!H> H(3 >: (32B f."OHI; (! идентичIIo ур)Я Внсния i 8) ii (:>) ) . Нто так)ке подТВСР)К12СТ ПРС1; . II C;.ГГНО !1(3ЕДЛЯ! .1ЕМОГО СПОсоба r!0 сi;2«H;-iii;io c и >Вс: Г!>21:.!. . ))Г„(ч) етяг.ью i .:: !юр>юй: оверхi>oCTI>IG 2 СTB ii ha p:- С !.,3.! ЯГ2 IOT Вяз коупруГии э,lс io fò 3 и,i(:-:((; liilcò;. .ч. !Ситом 4 и огюрной ГОП".; хиос)21-. 5 стя. . (2 располагакт1 упругии „ц !снпг 6.

Г1 !3 и () б (!3 я (> () т !(с с) . я > !(Я . i! i 2 .» i T p 0:. > 8 00 м м, И" fio)ÒCВ„!(.ННОГО ИЗ ЯЛ!OЧИI!ИЕВОГО СПЛЯВЯ

A. "Àã6,: е)кд (!)ляi (с и о!1 орной поверх!!ОСТ(>10 СTЯНКd рiiС!!О,:!dГЯСТСя pPЗИНОВЯЯ то I... . f> .OH 20 ..I.>I, (cфо!)мируloI1JHÉ !i lc P,: ." :- ЯНРС.II, ic ii "«i:„ i

Динами !ескис (яряк!срис!ики детали: привсденная Iacc2 и: = — 9,07 кг, коэффициент демпф>,рова!!Ия с, = 400 кг/с; жесткость закрегления 1(! = — - 3628 г!/м.

ДИНЬ.".fH ICC (Ifo ХЫРЯКТЕР)!СТ!!КИ HHCTP) мента: r.риведе . !12ÿ масса m = 1,875 кг; коэффи (неIIl дг,if!(!)HpoBBIIH с = 0>2 кг/с; жесткость 1(== 50 Н>> I l. Л,етя lь имеет

Top!(oÂ0Ð О> е!! ис 1)я Бн(с 0.5 .1х!, с>бработка методом ПП, Г!!)ОизВОлится >,()и следу>ющих режимах: HO (ачя .) ==- 0,2 мм/00, усилие деформировяния Р == 800 1-!. Частота вра-! цения детали состя«лист 200 00/ IHH. ПереvåùåIIHH дс!али и инструмента Воспринимаются т(. !i зомс!ричEски)1::! 11" Г!2:>1и, сиГна чы с

КОтОрь)Х ЗаПИСЫВЯЮтСН С ГК)МОщЬЮ ОСцИЛлографа Н 117. При этом перемещения детали и инстр мента производятся в одной фазс и с одинаковы.,!и амплитудами.

Шероховатость обработан!юй поверхности составляет I((f О,! 6---0.18 чкм.

Об!3 200ткЯ .>(. тя, 1>I lio известно I)> способ>>> (деталь имеет жесткое закре!)ление B патроне станка) r:pè Всех других равных параМСТРЯ Х ПОЗВОЛЯ(-.! Ii(3 > ЧЯТЬ 1!1Е!)ОХОВЯТОСТЬ поверхности К; 0,85--0,,38 мк ..r. Таким образом, шсрохова Го(т-ь пов"-р осТН, ооработанпой согласно прсдля! aeчочу способу, в 2,! раза ниже !Перо Оватости юпсрхности, обраоотанной по из.:ccff:о,!) способу.

При поли )oвяни!! торцовой поверхности дстялн между,IOTB:! ьк H Опоп!1ОЙ НОВсрхНОСТЬ!О СТЯНКЯ,)!1(fio "Я 2IO! РЕЗИНОВ>>Ю ПРОкла,(ку то !!1!и!юй 2 .;!и. !4нструмеIIT закрепляе.гся упруго.

Динячи !сс и(,ярактеристики детали: приведенная )facся и; == 4.2 кг: коэффицис IT демпфировd! «я с, ==- 600 кг с; жест(Î(! ь .>а!(рс!! I >и-! 1, .— — 481!0 1-1 х1!! fH::ìHöåñKHå характеристики инструмен. ривсденная масса Гп = 0,8 кг; коэф:р:!циент демпфирования c> = 0,2 кг/с; жесткос.гь инструмента ki = 900 н/м. Торцовое биение детали перед обработкой 0,25 мм.

Частота вращения детали 500 об/мин. Перечещения детали и инструмента воспринимаIcTc,: тснзомстрическими щупами, сигналы с

Оторых записываются с помощью осцилло..2g;1 1 1! 7. Перемещения детали и инструмент-: производятся в одной фазе и с оди-:2 0B>I>l)fH амплитудами. Шероховатость обряо;>Ганной поверхности 1(,> 0,10 --0,12 мкм.

11!3>i полировании с жестким закреплением

:1;!с"ру«efla при всех других равных пара1 > .;(-,",32 . В(30!r cca IHepoxoBaTocTI> пОВерхности со TBBляет R„0,20 — 0,25 мкм.

12к!>;I образом, шероховатость поверхносT:;. обработанной согласно предлагаемому спс)собу, в 2 раза ниже шероховатости

;овсрх«ости, обработанной при жестком закрсп icffii!i инструмента.

1(рсдлагаемый способ позволяет повысить капccTBo обрабатываемой поверхности.

Формула изобретения с пособ обработки, при котором в ра30 ic«i приспособлении станка закрепляют зя «01 овку и осуществляют обработку с дсчпфированием инструментом с упругой дер30 : зкой, один конец которой жестко закреп(3т.!!и!а!Оща!)Ся тем. что, с целью поВы! !с:-!ия качества обработки за счет выравниВания по фазе и амплитуде упругих nepe,ie;i,сний инструмента и заготовки, демпфирование осуществляют посредством вязкоуп35 ругого элемента с жесткостью равной

k1=m!(В- — с!жс!g((, I!р:, этом вязкоупругий элемент устана! лиВяю Г между заготовкой и рабочим I.риспособ IefIHB>i, а жесткость упругой державки выбирают равной

k > = !и.>(>)

Где!(. -- жесткость вязкоупругого элемента;

1(> — же-ткость упругой держа вки;

Гп — приведенная к зоне обработки масса заготовки; и. -- приведенная к зоне обработки масса инструмента; коэффициенг демпфирования вязкоупругого элемента; (> -- частота возмущающей силы; фаза смещения упругих перемещсlIHi1 заготовки и инструмента.

1397311

Фиа Я

Составитель С. Чукаева

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 2256,Ч7 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Hpîåêòíàÿ, 4