Способ вибрационной обработки отверстий

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием .и может быть использовано при обработке глубоких отверстий в деталях из вязких труднообрабатываемых материалов. Цель изобретения - повышение стойкости инструмента, производительности и точности обработки отверстия. Для поддержания соотношения между максимальной (Рмакс) и средней (РСр) величинами осевой составляющей циклически изменяемой силы резания по зависимости Рмакс 2РСр изменяют в процессе обработки параметры режимов резания: амплитуду осевых колебаний и величину подачи. Достижение равенства в указанном соотношении приводит к периодическому обращению в ноль толщины стружки, обеспечивая эффект ее гарантированного дробления при исключении условий возникновения свободных крутильных и радиальных колебаний инструмента. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 В 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4722755/08 (22) 25.07.89 (46) 07.12,91. Бюл. М 45 (72) В.А, Горелов, M.Å. Горелик и B.Ã. Долуханян (53) 621.932(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1172651, кл. В 23 В 35/00, 1984, (54) СПОСОБ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов резанием.и может быть использовано при обработке глубоких отверстий в деталях иэ вязких труднообрабатываемых материалов. Цел ь изобретения — по вы шеИзобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано при обработке глубоких отверстий в деталях из вязких труднообрабатываемых материалов.

Цель изобретейия — повышение стойкости инструмента, производительности и точности обработки за счет периодического обращения в ноль толщины стружки.

На фиг. 1 графически изображен характер изменения осевой силы резания при различных условиях вибрационной обработки; на фиг. 2 — график оптимального процесса резания в зависимости от амплитуды колебаний (изменение толщины стружки); на фиг. 3 — влияние параметров режима резания на изменение величины осевой силы резания.

Для осуществления способа вибрационной обработки отверстий инструменту и детали сообщают относительное вращение, Ы2 1696170 А1 ние стойкости инструмента, производительности и точности обработки отверстия. Для поддержания соотношения между максимальной (Рилакс) и средней (Pcp) величинами осевой составляющей циклически изменяемой силы резания по зависимости

PMaxc=2Pcp изменяют в процессе обработки параметры режимов резания: амплитуду осевых колебаний и величину подачи. Достижение равенства в указанном соотношении приводит к периодическому обращению в ноль толщины стружки, обеспечивая эффект ее гарантированного дробления при исключении условий возникновения свободных крутильных и радиальных колебаний инструмента. 3 ил. движение подачи и осевые колебания с амплитудой, обеспечивающей периодическое прерывание процесса резания при циклическом изменении осевой силы резания.

Если амплитуду колебаний выбирают меньше минимально необходимой (фиг. 1а), то гарантированного дробления стружки происходить не будет и надежное осуществление процесса обработки глубоких отверстий невозможно.

Если амплитуду колебаний выбирают больше минимально необходимой (фиг. 1б), то наряду с гарантированным дроблением стружки (при правильно выбранной частоте осевых колебаний) при выходе иэ обрабатываемого материала инструмент начинает осуществлять свободные высокочастотные крутильные колебания, При наличии крутильных колебаний инструмент врезается в обрабатываемый материал со скоростью резания, значительно превышающей допусти1696170

ЗО

40 мую (выбранную), что приводит к снижению стойкости инструмента.

Каждый момент входа (врезания) инструмента в обрабатываемый материал сопровождается возникновением радиального колебания режущей части инструмента, что приводит к разбивке отверстия, Усилие радиального отжима(толчка) инструмента пропорционально избыточной части амплитуды осевых колебаний.

В процессе вибрационной обработки отверстия (вибросверления, виброзенкеро,вания, виброразвертывания и подобного) происходит износ режущих кромок инструмента, что ведет.к возрастани1о величины осевой силы резания, В связи с имеющей место осевой податливостью инструментов, соизмеримой с величиной амплитуды вынужденных осевых колебаний инструмента, увеличение осевой нагрузки на инструмент приводит к уменьшению задаваемой амплитуды колебаний инструмента, увеличение осевой нагрузки на инструмент приводит к уменьшению задаваемой амплитуды колебаний на режущих кромках, что ведет к изменению условий обработки.

Если амплитуда колебаний первоначально выбрана минимально необходимой для обеспечения гарантированного дробления стружки (Омин=О, фиг, 2а, Π— I), то увеличение осевой нагрузки (иэ-за возрастания износа инструмента, увеличения подачи и подобного) приведет к нарушению гарантированного дробления стружки, минимальная толщина которой (Q <) станет больше нуля (фиг, 2а, 1-If).

Для восстановления исходного условия (Омин=0) необходимо либо увеличить ампли гуду колебаний при сохранении выбранной подачи (фиг. 2в, И-1Н)„либо при неизменной амплитуде уменьшить подачу(фиг. 2б, И-Ill).

Для обеспечения условия надежности процесса обработки — непрерывания допустимой осевой нагрузки на инструмент(Р) и сохранения заданной производительности — первоначально при нарушении условия стружкодробления (О ив > О) целесообразно увеличивать амплитуду колебаний (фиг. 3, l-П), а при достижении величины осевой силы резания Р0с допустимого значения (Р) начинать уменьшать подачу, сохраняя значение осевой силы Рос на уровне допустимой нагрузки (P) (фиг. 3, I l-I I I), Исключение условий возникновения высокочастотных крутильных колебаний инструмента способствует повышению стойкости инструмента.

Значительное уменьшение радиальных колебаний инструмента, полное исключение которых не представляется возможным, способствует повышению точности обработки.

Исключение холостых ходов инструмента, связанных с наличием избыточной, необоснованно увеличенной амплитудой колебаний инструмента, уменьшает потери времени, тем самым способствует повышению производительности обработки, осуществляемой с максимально возможной подачей для конкретных условий обработки.

Пример, При вибросверлении жаропрочного сплава ЖС6КП двухкромочным вибросверлом диаметром 5 мм с вылетом 140 мм двойную амплитуду колебаний (2А) назначают порядка 0,16...0,18 мм, При n=1260 об/мин Sp=0,015 мм/об, f=90 Гц, При этом стойкость сверла составляет 75 мм (1 деталь) при величине износа по задней грани

h3=0,5...0,6 мм, разбивка отверстий составляет 0,08...0,1 мм, шероховатость поверхности 4=2,5 мкм.

При обеспечении вибросверления с дискретно(через каждые 30 с сверления) изменяемыми режимами резания (амплитудой и подачей) повышаются стойкость инструмента, производительность обработки и качество полученных отверстий, Исходные условия обработки следующие; п=1260 об/мин, Sp=0,02 мм/об, f=90

Гц, 2A=0,10 мм, При этом среднее значение осевой составляющей силы резания составило 500 Н, а максимальное 1000 Н (фиг. Зб).

В процессе обработки по мере увеличения средйего значения осевой составляющей силы резания до 1000 Н двойная амплитуда колебаний увеличилась до величины.0,2 мм (фиг. За, I-II), При этом максимальное значение осевой силы резания. (Рмакс) достигало 2000 Н, что соответствовало предельно допустимому значению осевой силы резания (Р), В дальнейшем для обеспечения процесса сверления с гарантированным дроблением стружки при минимально необходимой амплитуде колебаний уменьшалась величина подачи до 0,01 мм/об. Дальнейшее уменьшение подачи экономически не оправдано.

Формула изобретения

Способ вибрационной обработки отверстий, при котором инструменту и детали сообщают относительное вращение, движение подачи и.осевые колебания с амплитудой, обеспечивающей периодическое прерывание процесса резания при циклическом изменении осевой силы резания, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента, производительности и точности обработки, определяют предельно допустимое значение

1696170 величины осевой составляющей силы резания, измеряют среднее и максимальное значения величин осевой составляющей силы резания, при этом, если удвоенное среднее значение величины осевой 5 составляющей силы резания превышает максимальное значение этой величины, увеличивают амплитуду колебаний, после чего при достижении равенства максимального и предельно допустимого значений величи- 10 ны осевой составляющей силы резания уменьшают подачу, а если максимальное значение величины осевой составляющей силы резания превышает удвоенное среднее значение этой величины, уменьшают I5 амплитуду колебаний, при этом поддерживают соотношения между средним, максимальным и предельно допустимым значениями осевой составляющей силы резания по следующим зависимостям

Рмакс=2Рср и Рмакс (Р) где P « — максимальное значение величины осевой составляющей силы резания в данный момент времени;

Рср — среднее значение величины осевой составляющей силы резания в данный момент времени; (Р) — предельно допустимое значение величины осевой составляющей силы резания.

1696170

Уу юг/аИ ЮГ. .Л7Я

Я7 (7 1 Х .Р

4Риг 3

Составитель Г. Сиротовская

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М, Демчик

Редактор Е. Хорина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4261 Тираж Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5