Способ вибрационного протягивания деталей

 

Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, в частности к способу вибрационного протягивания . Сущность изобретения: протяжку 3 или обрабатываемую деталь 1 соединяют с генератором силовых волн круговых колебаний 7 с возможностью радиального перемещения относительно тягочого патрона 6, которое обеспечивает приспособление 4.5, на величину, равную удвоенной амплитуде колебаний, частоту которых определяют из соотношения: (О S vnp/f, где vnp - скорость протягивания, м/с; f - ширина ленточки задней поверхности зуба у главной режущей кромки, на которой задний угол а 0°. м. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 В 39/00

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) i "ССМЭЗЯл

ПА 1 ЙТН11.;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

НР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759458/08 (22) 20.22.89 (46) 30.06.93. Бюл. М 24 (71) Криворожский горнорудный институт (72) А.И.бежал, А,С.Громадский и С.В.Безверхий (56) Кумабэ Д. Вибрационное резание. М,:

Машиностроение, 1985, с. 323-325, (54) СПОСОБ ВИБРАЦИОННОГО ПРОТЯГИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к области механической обработки металлов резанием, в частности к способу вибрационного протяÄÄ5U „„1824258 А1 гивания. Сущность изобретения: протяжку 3 или обрабатываемую деталь 1 соединяют с генератором силовых волн круговых колебаний 7 с возможностью радиального перемещения относительно тягояого патрона 6, которое обеспечивает приспособление 4.5, на величину, равную удвоенной амплитуде колебаний, частоту которых определяют из соотношения: в v p/f, где v p — скорость протягивания, м/с; f — ширина ленточки задней поверхности зуба у главной режущей кромки. на которой задний угол а = 0 . м. 7 ил.

1824258

Изобретение относится к области механической обработки материалов резанием и может быть использовано при обработке деталей машин на протяжных станках.

Цель — повышение качества обрабатываемой поверхности и улучшение стружколомания в процессе протягивания.

На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа применительно к обработке внутренних поверхностей; на фиг.2 — схема направления вибрации режущей кромки зуба инструмента и периоды силовой волны в процессе резания; на фиг.3 — сечение зуба протяжки с векторами динамических сил, действующих в зоне резания; на фиг.4 — схема траектории волнового движения и направления векторов динамических сил этого движения; на фиг.5 — схема осуществления предлагаемого способа для случая возбуждения генератором силовых волн обрабатываемой детали; на фиг.б— пример применения предлагаемого способа при обработке протягиванием поверхностей типа елка; на фиг.7 — сечение А — А на фиг.6.

Способ осуществления следующим образом.

Обрабатываемая заготовка 1 устанавливается в зажимном устройстве 2 (фиг,1).

Протяжка 3 направляющей частью соединяется жестко с приспособлением 4, конструкция которого имеет шаровую опору 5, обеспечивающую свободу относительного поперечного перемещения протяжки 3 и тягового патрона 6. На приспособление 4 устанавливается генератор силовых волн (ГСВ) круговых колебаний 7.

В процессе протягивания генератор силовых волн 7 создает круговые колебательные движения, которые благодаря подвижности приспособления 4 относительно шаровой опоры 5 тягового патрона

6, передаются режущим кромкам зубьев протяжки 3 в пределах двойной амплитуды волновых смещений, k. = 0,5а (фиг.3). Эти колебания находятся в плоскости,перпендикулярной направлению резания (HP) (фиг.2).

Возникающая динамическая сила Fgpi<, действующая в зоне резания, раскладывается на составляющие Рмдин, Рл дин Рудин. При этом сила Fq<> приложена нормально обрабатываемой поверхности, а составляющая

Р д н совпадает с направлением резания и главной силой резания Р, (фиг.3). Это способтствует облегчению срезания стружки и уменьшению величины тягового усилия, создаваемого патроном 6, Режущая кромка каждого зуба протяжки, совершая круговые колебания, перемещается в поперечной плоскости в пределах

35

f t, (1) где f — ширина ленточки на задней поверхности зуба, на которой а = 0, предусматриваемой в конструкции калибрующих

40 зубьев протяжки для обеспечения размерной стойкости инструмента при переточках, м;

55 (3) 5

25 двойной амплитуды а> При этом, в положительном полупериоде силовой волны осуществляется внедрение задней поверхности зуба в обрабатываемую поверхность на величину упругой деформации ау, вследствие чего гребешки микронеровностей сминаются и развальцовываются, обеспечивая высокую чистоту обрабатываемой поверхности, В отрицательном полупериоде передняя поверхность зуба осуществляет волновое воздействие на среэаемую стружку толщиной h в плоскости перпендикулярной направле- нию резания (HP) (фиг.2,3). Это способствует интенсивному ломанию стружки, уменьшению сил трения и износа по передней поверхности, что особенно важно при обработке вязких труднообрабатываемых материалов.

Благодаря подвижности закрепления в поперечном направлении протяжки 3 относительного тягового патрона 6 с помощью приспособления 4 и шаровой опоры 5 осуществляется надежная виброзащита узлов и деталей протяжного станка, соединенных с патроном 6, от вибрации, создаваемой генератором силовых волн 7.

Для того, чтобы задняя поверхность каждого зуба гарантированно сминала и развальцовывала все гребешки микронеровностей, составляемые этим зубом, а не образовывала спиральные дорожки повышенной чистоты на цилиндрических обрабатываемых поверхностях или отдельные прерывистые линии при обработке плоскостей необходимо соблюдать условие

1 — шаг спирали обегания круговой волны (фиг.4), м; " p . (2)

vnp — скорость протягивания, м/с; в — круговая частота обегания волны по контуру поперечного сечения тела протяжки,c

Иэ формул (1) и (2) ч

И откуда

Щ )

f (4)

Используя зависимость (4), при известных f и чл подбирается частота возбуждения ГСВ. При этом направление вектора

1824258. круговой скорости и не имеет значения. Он может совпадать с направлением вектора скорости протягивания ч р(правая спираль) или быть противоположно-направленным (левая спираль. как показано на фиг.4). 5

Вектор скорости волнового движения, ч (фиг.2), по траектории цилиндрической спирали (фиг.4) обегает по всей длине обрабатываемой детали 1 с каждым зубом протяжки 3. При этом вектор динамической 10 силы Един направлен перпендикулярно касательной в каждой точке этой спирали (фиг.4).

С целью исключения образования на обрабатываемой поверхности остаточных 15 деформаций (кроме сминания микронеровностей) под действием составляющей динамической GHhlil FgNH H8 flllol43pM 80IIHosof0 контакта задней поверхности зубьев инструмента и обрабатываемой детали необхо- 20 димо задавать напряжение волнового контакта », выдерживая соотношение (5) 25 где Fz<н — динамическая сила, приложенная нормально к обрабатываемой поверхности детали, Н;

$» — площадь волнового контакта эа- ЗО дней поверхности зуба инструмента и обрабатываемой поверхности, м;

Z — целое число зуЬьев инструмента на длине L обрабатываемой поверхности;

Eel- напряжение предела упругости об- З5 рабатываемого материала, Н/м .

Так как динамическая сила F H зависит от амплитуды колебаний, то возможна регулировка амплитуды генератором силовых волн 7, чтобы контактные напряжения, воэ- 40 никающие от ее действия в зоне резания, не превышали предела упругости обрабатываемого материала,при этом величина динамической "силы должна быть достаточной для сминания гребешков микронеровно- 45 стей.

Использование предлагаемого способа при обработке цилиндрических поверхностей не увеличивает износ зубьев инструмента по задней поверхности, так как 50 происходит "качение" по спирали, л не сухое трение по всей площади задней поверхности.

В случае протягивания деталей небольших размеров иэ труднообрабатываемых материалов или с большим припуском обработки, когда требуется большая длина протяжки, наложение силовых волн целесообразно производить на обрабатываемую деталь. Один из вариантов такой реализации предложенного способа представлен на фиг.5. В данном случае конструкция генератора силовых волн 7 предусматривает размещение в ней обрабатываемой детали

1. Такая сборная конструкция устанавливается на подвижную шаровую опору 5 приспособления 4, обеспечивающую поперечное перемещение обрабатываемой детали 1 в плоскости перпендикулярной направлению скорости протягивания.

Способ механической обработки протягиванием может быть также реализован при протягивании наружных поверхностей (фиг.6, 7) или пазов.

Применение способа позволяет улучшить чистоту обрабатываемой поверхности детали, а также значительно улучшает стружколомание и особенно при обработке вязких, труднообрабатываемых материалов.

Формула изобретения

Способ вибрационного протягивания деталей, согласно которому сообщают колебания инструменту относительно детали, о т л и ч а ю щ и йся тем,,что, с целью повышения качества обработки эа счет улучшения стружколомания, инструмент или деталь соединяют с генератором силовых волн круговых колебаний, при этом инструмент или деталь устанавливают с воэможностью радиального перемещения на величину, равную удвоенной амплитуде колебаний, частоту которых определяют из соотношения

Я у

Чр

f де чбтр — скорость протягивания, м/с;

f — ширина ленточки задней поверхности зуба инструмента у главной режущей кромки, на которой задний угол а равен О, м, 1824258

1824258

$ Vnp

4Ь2.5

1824258

Составитель А. Бажал

Техред М. Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор

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

Заказ 2207 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5