Устройство вибросверлильное

Авторы патента:

Расторгуев Дмитрий Александрович (RU)

B23B45/16 - с наложением на инструмент колебаний (переносные устройства ударного действия с сообщением инструменту дополнительного вращения B25D 16/00)

Владельцы патента RU 2478023:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для выполнения глубоких высокоточных отверстий. Устройство содержит сверло с конусным или цилиндрическим хвостовиком и рабочей частью, выполненной с возможностью введения в зону резания ультразвуковых колебаний. Между хвостовиком и рабочей частью сверла установлен волноводный резонатор комплексных колебаний, который выполнен полым, с двух- и более заходными винтовыми пазами на наружной поверхности. Внутри резонатора установлена направляющая ось, один конец которой жестко закреплен в теле хвостовика, а другой установлен в теле рабочей части сверла с возможностью продольного перемещения. Длина рабочей части сверла выполнена кратной длине полуволны продольных колебаний. Хвостовик сверла выполнен с наружными выступающими поясками, расположенными в узлах пучности продольных колебаний. Повышаются точность отверстий и производительность процесса сверления. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для обработки глубоких высокоточных отверстий.

Известно устройство для обработки глубоких отверстий, содержащее виброшпиндель, выполненный в виде зубчатых венцов с размещенными между ними коническими шестернями-сателлитами, реализующий механизм вибрационного резания [1].

Недостатками данного устройства являются невозможность его использования при резании с колебаниями высокой частоты, трудность регулировки параметров обработки, сложность конструкции.

Известно устройство для глубокого сверления, выбранное в качестве прототипа, содержащее сверло и ультразвуковой привод, с помощью которого в зону резания вводятся ультразвуковые колебания (крутильные и продольные) с помощью магнитострикционного вибратора [2].

Недостатком данного устройства является использование энергоемкого и дорогостоящего внешнего источника вибраций с принудительным охлаждением, который обеспечивает продольные или крутильные колебания, причем сверло составляет одно целое с концентратором колебаний и с цилиндрическим или коническим хвостовиком.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности обработки глубоких отверстий с достижением следующих технических результатов: повышение точности обработки за счет снижения упругих деформаций технологической инструментальной системы и уменьшения увода сверла путем снижения сил резания в условиях обработки, подобных вибрационному резанию и за счет расширения возможности регулирования динамических параметров инструмента в широком диапазоне в процессе обработки со стабилизацией микропрофиля обработки поверхности, обеспечиваемого поддержанием на определенном уровне амплитуды и частоты колебаний; повышение производительности обработки за счет снижения времени настройки сверла на определенный режим обработки; расширение технологических возможностей за счет возможности изменения характера вибрационного резания.

Эта задача решается тем, что устройство вибросверлильное, содержащее конусный или цилиндрический хвостовик и рабочую часть сверла, выполненную с возможностью введения в зону резания ультразвуковых колебаний, снабжено установленным между хвостовиком и рабочей частью сверла волноводным резонатором комплексных колебаний, выполненным полым, с двух- и более заходными винтовыми пазами на наружной поверхности, содержащим внутри направляющую ось, один конец которой жестко закреплен в теле хвостовика, а другой выполнен подвижным в осевом направлении и установлен с зазором в теле рабочей части сверла, при этом длина последней кратна полуволне продольных колебаний, а хвостовик в сечениях, совпадающих с узлами пучности продольных колебаний, содержит наружные выступающие пояски.

Снабжение сверла резонатором позволяет реализовать условия резания, подобные вибрационному резанию, за счет использования в качестве источника ультразвуковых колебаний зоны контакта инструмента и обрабатываемой детали с передачей комплексных колебаний инструменту через зону стружкообразования. Здесь энергетическим источником колебаний является сам процесс резания - энергия разрушения металла.

Выполнение двухзаходных и более винтовых пазов позволяет проводить черновую и чистовую обработку одним инструментом с оптимальными амплитудой и частотой колебаний инструмента для каждого вида обработки за счет возможности настройки на разные резонансные частоты зоны стружкообразования, обусловленные материалом обрабатываемой детали и режимом резания.

Встраивание направляющей оси позволяет свободно совершать продольные и крутильные колебания и дает возможность повысить изгибную жесткость.

Длина режущей части сверла выбирается из условия обеспечения стабильности возбуждения высокочастотных комплексных колебаний режущего клина и по длине кратна полуволне продольных колебаний.

Наружные выступающие пояски, установленные в узлах пучности продольных колебаний, обеспечивают силовое замыкание сверла в гнезде шпинделя.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3. На фиг.1 приведено вибросверлильное устройство для сверления глубоких отверстий, общий вид; на фиг.2 приведена форма продольных колебаний инструмента с указанием места расположения зон контакта хвостовика в узловых точках; на фиг.3 - пример развертки для технологического изготовления наклонных винтовых пазов волноводного резонатора.

Устройство вибросверлильное для обработки глубоких отверстий содержит хвостовик 1, рабочую часть 2, волноводный резонатор 3, имеющий два или более винтовых паза 4. Рабочая часть сверла и хвостовик соединены направляющей осью 5, один конец которой жестко закреплен в теле хвостовика 1, а второй вставлен в тело рабочей части сверла 2 с возможностью продольного перемещения. Хвостовик 1 может быть выполнен коническим или цилиндрическим (на фиг.1 последний обозначен пунктиром) с двумя поясками фиксации 6, расположенными в узлах пучности продольных колебаний. Длина рабочей части 2 сверла кратна полуволне продольных колебаний. При изготовлении винтовых пазов 4 их радиус определяется по формуле

R=L_кр/2=C_сд/2f,

где L - длина волны крутильных колебаний, С_сд - скорость распространения сдвиговых волн в стали, f - собственная частота колебаний волнового резонатора.

Собственная частота сверла определяется по формуле

F=1/(2π)[c/J_m]^1/2,

где J_m - момент инерции рабочей части инструмента,

c - крутильная жесткость волноводного резонатора.

Паз с большим радиусом используется на черновых операциях с более низкой резонансной частотой колебаний и большей амплитудой колебаний. Паз с меньшим радиусом используется на чистовых операциях с более высокой частотой и меньшей амплитудой. Частота возмущений, возникающих в зоне стружкообразования за счет высокочастотных волновых сдвиговых колебаний в обрабатываемом материале, должна быть равна собственной частоте резонатора 3 или являться одной из гармоник собственной частоты колебаний инструмента.

Устройство работает следующим образом. Резонатор 3 предварительно настраивают на резонансный режим относительно переменной возбуждающей силы в зоне стружкообразования с учетом обрабатываемого материала и технологических режимов. Закрепленному в узловых точках смещений продольных колебаний сверлу сообщают движения вращения и продольной подачи. При врезании рабочей части сверла 2 в заготовку вследствие упругости резонатора 3 с винтовыми пазами 4 происходит закручивание режущей части под действием сил резания. За счет упругой усадки волноводного резонатора 3 происходит продольное смещение режущей части сверла. Вследствие импульсных, релаксационных процессов в зоне стружкообразования происходит раскручивание и продольное смещение режущих клиньев в первоначальное положение. При совпадении собственной частоты рабочей части сверла и частоты волновых процессов в зоне стружкообразования происходит усиление амплитуды комплексных высокочастотных смещений режущей части.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №457548, B23B 35/00, 06.03.75.

2. Д.Кумабэ. Вибрационное резание. - М.: Машиностроение, 1985, с.287-291.

Устройство вибросверлильное, содержащее сверло с конусным или цилиндрическим хвостовиком и рабочей частью, выполненной с возможностью введения в зону резания ультразвуковых колебаний, отличающееся тем, что оно снабжено установленным между хвостовиком и рабочей частью сверла волноводным резонатором комплексных колебаний, выполненным полым, с двумя и более заходными винтовыми пазами на наружной поверхности, содержащим внутри направляющую ось, один конец которой жестко закреплен в теле хвостовика, а другой установлен в теле рабочей части сверла с возможностью продольного перемещения, при этом сверло выполнено с длиной рабочей части, кратной длине полуволны продольных колебаний, а хвостовик выполнен с наружными выступающими поясками, расположенными в узлах пучности продольных колебаний.

Изобретение относится к области механической обработки, а именно к сверлению отверстий с наложением вибрационных колебаний на инструмент. .

Машина ударно-вращательного действия // 2288078

Изобретение относится к инструментам, предназначенным для сверления и получения отверстий в различных материалах. .

Насадка к электроприводу (варианты) // 2274519

Изобретение относится к станкостроению, а именно к насадкам (приставкам) к электроприводу (электродрели, ручные сверлильные, шлифовальные, пилящие машины, электроинструмент).

Пила ручная электрическая дисковая (варианты) // 2274518

Изобретение относится к станкостроению, а именно к ручным режущим машинам. .

Дрель ударного действия (варианты) // 2272698

Изобретение относится к ударным дрелям для сверления отверстий в бетоне, строительном растворе и керамической плитке. .

Бурильная машина // 2224076

Изобретение относится к бурильной технике, в частности к ручным переносным электрическим или пневмоинструментам для производства бурильных работ в камне и бетоне, а также для работ с абразивными материалами при притирочном шлифовании.

Устройство для крепления бура в ударно-вращательной машине // 2062175

Ручной электрический перфоратор // 2057634

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к переносным ударным инструментам с наложением вращения на рабочий инструмент, и может быть использовано при образовании выработок в горных породах и в искусственных материалах.

Ударно-сверлильная насадка к сверлильной машинке // 2000895

Приспособление для установки инструмента // 1785495

Ударная дрель // 2496610

Изобретение относится к ударным дрелям. Ударная дрель содержит ударный механизм для удара по сверлу, элемент передачи вращения, элемент передачи удара, соединяющий элемент, установленный между элементом передачи вращения и элементом передачи удара, элемент переключения режима, стопорный элемент, цилиндрический трубчатый корпус, ограничительную трубку и сцепляющий шип. Сцепляющий шип установлен в эксцентрической позиции на элементе переключения режимов с возможностью выдвигаться в одной фазе и отходить в другой фазе с предопределенным ходом к периферии и от периферии соединяющего элемента. Стопорный элемент сцепляется с элементом передачи вращения и способен стопорить его вращение. Цилиндрический трубчатый корпус установлен в эксцентрической позиции относительно центра вращения на элементе переключения режима. Сцепляющий шип размещен в трубчатом корпусе. Ограничительная трубка установлена на элементе переключения режимов. Часть ограничительной трубки сформирована в виде округлой ограничительной части. Упомянутая ограничительная часть трубки установлена у внешней периферийной стороны сцепляющего шипа в элементе переключения режимов. Ограничительная часть трубки установлена с возможностью сдвигания стопорного элемента в позицию расцепления в одной из двух фаз сцепляющего шипа. В результате ограничивается вращение сверла в ударном режиме и увеличивается удобство работы ударной дрели. 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

Электрический инструмент // 2529434

Изобретение относится к ручному приводному инструменту. Инструмент содержит корпус, электродвигатель, размещенный в корпусе, муфту, бесконтактный датчик крутящего момента, систему управления муфтой и механический ограничитель крутящего момента. Муфта предназначена для передачи крутящего момента и прерывания передачи крутящего момента между электродвигателем и рабочим органом инструмента. Бесконтактный датчик крутящего момента предназначен для определения крутящего момента, действующего на рабочий орган инструмента во время работы. Система управления муфтой предназначена для управления соединением и отсоединением муфты в соответствии со значением крутящего момента, определенным бесконтактным датчиком крутящего момента. Механический ограничитель крутящего момента предназначен для предотвращения перегрузки на рабочем органе инструмента и расположен на пути передачи крутящего момента между электродвигателем и рабочим органом инструмента. В результате обеспечивается защита конструктивных элементов инструмента, осуществляющих передачу крутящего момента, от перегрузки. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ударный механизм // 2559596

Изобретение относится к съемным ударным механизмам. Ударный механизм содержит приводной зацепляемый элемент, держатель инструмента, молоточек и пружину. Приводной зацепляемый элемент выполнен с возможностью зацепления с поворотным выходным звеном приводного двигателя. Держатель инструмента соединен с приводным зацепляемым элементом с возможностью поворота относительно него. Держатель инструмента имеет основной корпус и наковаленную часть, неподвижно соединенную с этим корпусом с возможностью совместного с ним поворота. Молоточек установлен на приводном зацепляемом элементе или держателе инструмента с возможностью перемещения между положением контакта с наковаленной частью и свободным положением. Пружина расположена между приводным зацепляемым элементом и молоточком и соединена с ними для перемещения молоточка в положение контакта с наковаленной частью. Поворот приводного зацепляемого элемента вокруг указанной продольной оси обеспечивает перемещение молоточка из положения контакта с наковаленной частью в свободное положение. При достижении молоточком свободного положения, он вынужденно перемещается посредством пружины и поворота приводного зацепляемого элемента таким образом, чтобы ударять по наковаленной части и обеспечивать таким образом вынужденный поворот держателя инструмента вокруг указанной продольной оси. В результате создается значительное ударное вращательное усилие и упрощается регулировка последнего. 1 н. и 24 з.п. ф-лы, 29 ил.

Ударная дрель-шуруповерт // 2591924

Изобретение относится к ударной дрели-шуруповерту. Ударная дрель-шуруповерт содержит шпиндель, планетарный зубчатый понижающий скорость механизм, муфтовый механизм, кулачковый механизм, выполненный с возможностью выборочного приложения осевого вибрационного движения к шпинделю, и вибрационной механизм. Муфтовый механизм содержит зубчатое колесо внутреннего зацепления последней ступени, выполненное с возможностью вращения на последней ступени планетарного зубчатого понижающего скорость механизма, сцепляемые элементы, выполненные с возможностью сцепления с концевой поверхностью зубчатого колеса внутреннего зацепления, и цилиндрическую винтовую пружину. Вибрационной механизм содержит переключающий элемент, выполненный с возможностью поворота в первое и второе угловые положения, соединительный элемент, соединенный с переключающим элементом, и исполнительный элемент, соединенный с соединительным элементом и выполненный с возможностью поворота переключающего элемента в одно из первого и второго угловых положений. Цилиндрическая винтовая пружина расположена между переключающим элементом и исполнительным элементом. Соединительный элемент расположен с возможностью прохода через промежуток между сцепляемыми элементами и обхода вокруг заднего конца цилиндрической винтовой пружины. В результате уменьшаются габариты ударной дрели-шуруповерта в ее осевом направлении. 12 з.п. ф-лы, 15 ил.