RU129439U1

RU129439U1 - BORED CORRECTION

Info

Publication number: RU129439U1
Application number: RU2012150252/02U
Authority: RU
Inventors: Денис Валерьевич Латюк; Елена Владимировна Раменская; Юрий Александрович Филиппов
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-06-27

Abstract

1. Расточная оправка, состоящая из корпуса, в осевом отверстии которого установлен виброгаситель, и резцовой головки с режущей пластиной, отличающаяся тем, что виброгаситель содержит расположенный на шпильке цилиндр с осевой кольцевой полостью, внутри которой размещены металлические стержни, имеющие плотность, превышающую плотность материала корпуса, сориентированные вдоль оси цилиндра, а свободное пространство между стержнями заполнено микропорошком с плотностью 8,4 г/см, причем цилиндр с осевой кольцевой полостью герметично ограничен с торцов упорными втулками, которые контактируют с резиновыми подушками, выполненными из мягкой резины, а в шпильке выполнено центральное отверстие под смазочно-охлаждающую жидкость, и на ее резьбовых концах установлены с одной стороны задняя резьбовая втулка, кольцо из жесткой резины и упорное резьбовое кольцо, а с другой - базовая втулка, служащая для фиксации виброгасителя в корпусе и крепления резцовой головки с режущей пластиной.2. Расточная оправка по п.1, отличающаяся тем, что на плоскостях контакта резцовой головки с базовой втулкой выполнены насечки.1. Boring mandrel, consisting of a body, in the axial hole of which a vibration damper is installed, and a cutting head with a cutting plate, characterized in that the vibration damper comprises a cylinder located on the stud with an axial annular cavity, inside which metal rods are placed having a density exceeding the density of the material cases oriented along the axis of the cylinder, and the free space between the rods is filled with micropowder with a density of 8.4 g / cm, and the cylinder with an axial annular cavity is hermetically limited from the ends, thrust bushings that are in contact with rubber pads made of soft rubber, and a central hole is made in the pin for the cutting fluid, and a threaded sleeve, a ring of hard rubber and a threaded threaded ring are installed on one side of the threaded ends, and on the other, the base sleeve, which serves to fix the vibration damper in the housing and mount the cutter head with a cutting insert. 2. The boring mandrel according to claim 1, characterized in that notches are made on the contact planes of the cutter head with the base sleeve.

Description

Полезная модель относится к технологии машиностроения и может быть использована при обработке глубоких отверстий в маложестких длинномерных деталях изделий общего машиностроения и нефтедобывающей отрасли.The utility model relates to mechanical engineering technology and can be used in the processing of deep holes in low-hard, long-length parts of products of general engineering and the oil industry.

Известно устройство для обработки глубоких отверстий по патенту RU 2169058, МПК B23B 29/03, состоящее из борштанги и закрепленной на ее рабочей части расточной головки с режущими пластинами, установленными на рабочей части борштанги направляющими элементами и размещенным на нерабочей части борштанги резонатором комплексных колебаний, выполненным с распорными клиньями, зафиксированными стягивающими винтами и расположенными в двухзаходных винтовых пазах разных радиусов конического поперечного сечения.A device for processing deep holes according to the patent RU 2169058, IPC B23B 29/03, consisting of a boring bar and mounted on its working part of the boring head with cutting plates mounted on the working part of the boring bar with guiding elements and placed on the non-working part of the boring bar of a complex vibration resonator made with expansion wedges fixed by tightening screws and located in two-way screw grooves of different radii of a conical cross section.

Недостатком данного устройства является размещение резонатора комплексных колебаний на нерабочей части, что не позволяет полностью стабилизировать высокочастотные колебания инструмента из-за наличия промежуточной нелинейной упругой связи и непостоянства процесса стружкообразования по причине вариации припуска на обработку.The disadvantage of this device is the placement of the resonator complex vibrations on the non-working part, which does not allow to completely stabilize the high-frequency vibrations of the tool due to the presence of an intermediate nonlinear elastic coupling and the inconstancy of the chip formation process due to variations in machining allowance.

Известна расточная головка по патенту RU 2014172, МПК B23B 29/03, выбранная в качестве прототипа, состоящая из корпуса с осевым отверстием, режущих элементов, радиально-подвижных опор выполненных в виде цилиндрических стержней с плоскими торцевыми поверхностями, направляющих шпонок и виброгасителя. Виброгаситель установлен в осевом отверстии корпуса и выполнен в виде упорной втулки, тарельчатых пружин, колец с коническими поверхностями и двух регулировочных винтов с коническими головками. В осевом отверстии корпуса установлены сегменты, с лыской на наружной цилиндрической поверхности, предназначенной для взаимодействия с радиально-подвижной опорой. Торцевые поверхности сегментов, соответствуют коническим поверхностям сопрягаемых колец и регулировочных винтов. Регулировочные винты ввинчены в выполненное в упорной втулке резьбовое отверстие и предназначены для настройки на жесткость шпонок за счет предварительного сжятия пружин. Причем регулировочные винты установлены в осевом отверстии корпуса с возможностью поворота, а кольца с конической поверхностью - с возможностью осевого перемещения.Known boring head according to patent RU 2014172, IPC B23B 29/03, selected as a prototype, consisting of a housing with an axial hole, cutting elements, radially movable bearings made in the form of cylindrical rods with flat end surfaces, guide keys and a vibration damper. The vibration damper is installed in the axial bore of the housing and is made in the form of a thrust bush, disk springs, rings with tapered surfaces and two adjusting screws with tapered heads. Segments are installed in the axial hole of the housing, with a flat on the outer cylindrical surface, designed to interact with a radially movable support. The end surfaces of the segments correspond to the conical surfaces of the mating rings and adjusting screws. The adjusting screws are screwed into the threaded hole made in the thrust sleeve and are designed to adjust the stiffness of the keys due to the preliminary compression of the springs. Moreover, the adjusting screws are installed in the axial hole of the housing with the possibility of rotation, and rings with a conical surface - with the possibility of axial movement.

Недостатком известной конструкции расточной оправки является то, что расточная оправка имеет радиальное колебание на величину зазора между сегментами и отверстием корпуса, несмотря на беззазорное контактирование наружного диаметра регулировочных винтов с поверхностью осевого отверстия корпуса расточной головки и минимальный зазор подпружиненных колец с конической поверхностью. При работе расточной головки имеющийся натяг, вследствие увеличения диаметра по направляющим шпонкам на 0,2…0,3 мм больше растачиваемого отверстия, приводит к кривизне оси отверстия с получением огранки поверхности, и к сужению диапазона диаметров растачиваемых отверстий. Кроме того, расточная головка не исключает угловые колебания, вызываемые переменным вращающим моментом, действующим на режущие элементы в процессе растачивания. При входе расточной оправки с направляющими шпонками в обрабатываемое отверстие, шпонки через подвижные опоры неравномерно давят на сегменты, это приводит к асимметричному сжатию тарельчатых пружин, нарушая точность центрирования и жесткость инструмента.A disadvantage of the known design of the boring mandrel is that the boring mandrel has a radial oscillation by the gap between the segments and the housing hole, despite the clearance-free contact of the outer diameter of the adjusting screws with the surface of the axial hole of the boring head housing and the minimum clearance of the spring rings with a conical surface. During the work of the boring head, the existing interference, due to the increase in diameter along the guide keys 0.2 ... 0.3 mm more than the boring hole, leads to a curvature of the axis of the hole to produce a faceted surface, and to narrow the diameter range of the boring holes. In addition, the boring head does not exclude angular fluctuations caused by alternating torque acting on the cutting elements during boring. When a boring mandrel with guide dowels enters the hole to be machined, the dowels unevenly press the segments through the movable bearings, this leads to asymmetric compression of the disk springs, violating the centering accuracy and tool rigidity.

Задача полезной модели заключается в повышении точности, устойчивости и производительности операции растачивания отверстий, что обусловлено снижением вибрации.The objective of the utility model is to increase the accuracy, stability and productivity of the boring operation, due to the reduction of vibration.

Поставленная задача достигается тем, что в расточной оправке, состоящей из корпуса, в осевом отверстии которого установлен виброгаситель и резцовой головки с режущей пластиной, согласно техническому решению, виброгаситель содержит расположенный на шпильке цилиндр с осевой кольцевой полостью, внутри которой размещены металлические стержни, материал которых имеет плотность, превышающую плотность материала корпуса, сориентированные вдоль оси цилиндра, а свободное пространство между стержнями заполнено микропорошком с плотностью 8,4 г/см³, причем цилиндр с осевой кольцевой полостью герметично ограничен с торцов упорными втулками, контактирующими с резиновыми подушками, выполненными из мягкой резины, а в шпильке выполнено центральное отверстие под смазочно-охлаждающую жидкость, и на ее резьбовых концах установлены с одной стороны задняя резьбовая втулка, кольцо из жесткой резины и упорное резьбовое кольцо, а с другой - базовая втулка, служащая для фиксации виброгасителя в корпусе и крепления резцовой головки с режущей пластиной.The task is achieved by the fact that in the boring mandrel, consisting of a body, in the axial hole of which a vibration damper and a cutting head with a cutting plate are installed, according to the technical solution, the vibration damper contains a cylinder located on the stud with an axial annular cavity, inside of which there are metal rods, the material of which has a density greater than the density of the body material, oriented along the axis of the cylinder, and the free space between the rods is filled with micropowder with a density of 8.4 g / s ^3, the cylinder axial annular cavity hermetically capped off the ends of the thrust bushing in contact with the rubber cushions made of soft rubber and a stud provided with a central hole for the cutting fluid and at its threaded ends mounted on one side of the rear threaded bush, a ring of hard rubber and a threaded thrust ring, and on the other, a base sleeve that serves to fix the vibration damper in the housing and mount the cutting head with a cutting plate.

На плоскостях контакта резцовой головки с базовой втулкой выполнены насечки.On the contact planes of the cutting head with the base sleeve, notches are made.

На фиг.1 изображена расточная оправка, общий вид.Figure 1 shows a boring mandrel, General view.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.

Расточная оправка состоит из корпуса 1 с осевым отверстием, в котором установлен виброгаситель 2 и резцовой головки 3 с режущей пластиной 4 типа CNMG, SNMG или ССМТ, CNGA. Виброгаситель 2 состоит из шпильки 5, имеющей отверстие под смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) и на концах резьбу, для установки упорного кольца с резьбой 6, кольца из жесткой резины 7, задней резьбовой втулки 8, цилиндра 9, имеющего осевую кольцевую полость, внутри которой размещены металлические стержни 10 из материала, плотность которого превышает плотность материала корпуса, сориентированные вдоль оси цилиндра, а свободное пространство между стержнями заполнено микропорошком 11. Торцевые поверхности цилиндра 9 герметично ограничены упорными втулками 12, контактирующими с резиновыми подушками 13, выполненными из мягкой резины. Виброгаситель зафиксирован в корпусе 1 базовой втулкой 14. Резцовая головка 3 крепится к базовой втулке 14 тремя винтами 15. Базовая втулка 14 фиксируется в корпусе 1 двумя диаметральными шпильками (на чертеже не показаны). На плоскостях контакта резцовой головки 3 с базовой втулкой 14 выполнены насечки (на чертеже не показаны).The boring mandrel consists of a housing 1 with an axial hole in which a vibration damper 2 and a cutting head 3 with a cutting insert 4 of the CNMG, SNMG or CCMT, CNGA type are mounted. The vibration damper 2 consists of a stud 5 having an opening for a cutting fluid (coolant) and a thread at the ends, for installing a thrust ring with a thread 6, a ring of rigid rubber 7, a rear threaded sleeve 8, a cylinder 9 having an axial annular cavity, inside which placed metal rods 10 of material whose density exceeds the density of the body material, oriented along the axis of the cylinder, and the free space between the rods is filled with micropowder 11. The end surfaces of the cylinder 9 are hermetically limited stop bubbled bushings 12 contacting with the rubber cushions 13 made of soft rubber. The vibration damper is fixed in the housing 1 by the base sleeve 14. The cutter head 3 is attached to the base sleeve 14 with three screws 15. The base sleeve 14 is fixed in the housing 1 by two diametrical studs (not shown in the drawing). On the contact planes of the cutter head 3 with the base sleeve 14, notches are made (not shown in the drawing).

Расточная оправка работает следующим образом.Boring mandrel works as follows.

Перед работой расточная оправка устанавливается в металлорежущий станок, например в револьверную головку обрабатывающего центра токарной группы. Настраиваются режимы резания: глубина резания, подача на один оборот заготовки, частота вращения заготовки, после этого через расточную оправку в зону резания подается СОЖ и начинается растачивание отверстия. В процессе работы на расточную оправку действует сила сопротивления резанию, которая способствует деформации и изгибу оправки и одновременному прогибу и повороту стержней из металла, плотность которого выше плотности материала корпуса, при этом увеличивается коэффициент сопротивления упругой системы, приводящий к снижению амплитуды вибрации расточной оправки.Before work, the boring mandrel is installed in a metal cutting machine, for example in a turret of a machining center of a turning group. The cutting modes are set: cutting depth, feed per revolution of the workpiece, rotation speed of the workpiece, after which coolant is supplied to the cutting zone through the boring mandrel and the hole boring begins. In the process, the force of resistance to cutting acts on the boring mandrel, which contributes to the deformation and bending of the mandrel and the simultaneous deflection and rotation of the metal rods, whose density is higher than the density of the body material, while the coefficient of resistance of the elastic system increases, which reduces the vibration amplitude of the boring mandrel.

Расточная головка с виброгасителем заявляемой конструкции обеспечивает увеличение массы, осевое смещение центра тяжести расточной оправки и приближение его к плоскости резания, в результате чего происходит изменение собственной частоты расточной оправки и стабилизация вибрационного процесса в переходном и резонансном режимах работы.A boring head with a vibration damper of the claimed design provides an increase in mass, axial displacement of the center of gravity of the boring mandrel and its approximation to the cutting plane, resulting in a change in the natural frequency of the boring mandrel and stabilization of the vibration process in transient and resonant modes of operation.

Поглощение и рассеяние энергии колебательного процесса осуществляется в следующих парах трения: стержни 10 из материала повышенной плотности - микропорошок 11, резцовая головка 3 - базовая втулка 14. Кроме того, снижение амплитуды вибрации происходит в кольце из жесткой резины 12 и резиновых подушках 13 из мягкой резины.The absorption and dissipation of energy of the oscillatory process is carried out in the following friction pairs: rods 10 of high density material — micropowder 11, cutter head 3 — base sleeve 14. In addition, the vibration amplitude decreases in the ring of hard rubber 12 and rubber pads 13 made of soft rubber .

Расточная оправка, корпус которой выполнен из стали 40Х (плотность 7,8 г/см³), а стержни в кольцевой полости виброгасителя - из материала с плотностью 19,3 г/см³, и пересыпаны микропорошком (плотность 8,4 г/см³), с главным углом в плане 98° прошла, первичные испытания при растачивании отверстия диаметром 102 мм длиной 160 мм в заготовке из стали 30ХГСА при следующих режимах резания: глубина резания 1 мм, скорость подачи 0,12 мм/об, частота вращения заготовки 150 мин^-1.The boring mandrel, the case of which is made of steel 40X (density 7.8 g / cm ³ ), and the rods in the annular cavity of the vibration damper are made of material with a density of 19.3 g / cm ³ and are covered with micropowder (density 8.4 g / cm ³ ), with a principal angle of 98 °, the initial tests were performed when boring a hole with a diameter of 102 mm and a length of 160 mm in a workpiece made of 30KhGSA steel under the following cutting conditions: cutting depth 1 mm, feed rate 0.12 mm / rev, workpiece rotation frequency 150 min ^-1 .

Контрольные испытания расточной оправки выполнялись на обрабатывающем центре фирмы HAAS модели SL20 НЕ. Измерение амплитуды виброускорения осуществлялось виброметром типа АТТ 9002. Шероховатость поверхностного слоя готовой детали измерялась тестером типа TR 220. Результаты измерения приведены в таблице.Control tests of the boring mandrel were carried out on a machining center of HAAS company model SL20 NOT. The vibration acceleration amplitude was measured with an ATT 9002 type vibrometer. The surface roughness of the finished part was measured with a TR 220 tester. The measurement results are shown in the table.

Испытания показали, что технологические характеристики заявляемой расточной оправки при растачивании отверстий в заготовке из легированной конструкционной стали лучше в 2 раза в сравнении с оправкой без виброгасителя, применяемой в производственных условиях предприятия ОАО «Зенит».Tests have shown that the technological characteristics of the inventive boring mandrel when boring holes in a billet of alloy structural steel is 2 times better than the mandrel without a vibration damper used in the production conditions of the Zenith enterprise.

Расточная оправка при контрольной проверке подтвердила работоспособность при нагрузках по виброускорению до 1000 м/с² (100 g) для чистого растачивания и до 5600 м/с² (560 g) для чернового растачивания при качественном формировании поверхностного слоя детали.The boring mandrel during the verification test confirmed its operability under vibration acceleration loads of up to 1000 m / s ² (100 g) for clean boring and up to 5600 m / s ² (560 g) for rough boring with high-quality formation of the surface layer of the part.

ТаблицаTable Значения пиковых амплитуд вибрации расточной оправки и загрузки обрабатывающего центраPeak vibration amplitudes of the boring bar and processing center load ДескрипторDescriptor Среднее значение амплитуды виброускорения при врезании, м/с² The average value of the amplitude of vibration acceleration when plunging, m / s ² Среднее значение амплитуды виброускорения при установившемся режиме растачивания, м/с² The average value of the amplitude of vibration acceleration at a steady boring mode, m / s ² Загрузка процесса резания по мощности, %Loading of the cutting process by power,% Шероховатость, при скорости подачи v_s=s₀·n=18 мм/минRoughness at feed rate v _s = s ₀ · n = 18 mm / min Оправка без виброгасителяMandrel without vibration damper 20,320.3 18,8-19,418.8-19.4 2323 Ra 2,20Ra 2.20 Расточная оправка с виброгасителемBoring bar with vibration damper 11,511.5 9,3-10,69.3-10.6 1212 Ra 1,16Ra 1.16 Коэффициент корреляцииCorrelation coefficient 0,5670.567 0,495-0,5260.495-0.526 0,5220.522 Лучше на один классBetter One Class

Заявляемая расточная оправка увеличивает точность и устойчивость операции растачивания за счет снижения амплитуды вибрации; повышает производительность труда в 1,4-1,7 раза за счет использования прогрессивных скоростных режимов резания и подачи.The inventive boring mandrel increases the accuracy and stability of the boring operation by reducing the amplitude of the vibration; increases labor productivity by 1.4-1.7 times due to the use of progressive high-speed cutting and feeding modes.

Кроме вышеназванных преимуществ, расточная оправка позволяет устранить предварительную настройку перед ее применением, увеличить диапазон диаметров растачиваемых отверстий, формировать регламентированные значения компонент вибрации на стадии ее конструирования и создания конструкторской документации.In addition to the above-mentioned advantages, the boring mandrel allows you to eliminate the presetting before its use, increase the diameter range of the boring holes, form the regulated values of the vibration components at the stage of its design and creation of design documentation.

Claims

1. Boring mandrel, consisting of a body, in the axial hole of which a vibration damper is installed, and a cutting head with a cutting plate, characterized in that the vibration damper comprises a cylinder located on the stud with an axial annular cavity, inside which metal rods are placed having a density exceeding the density of the material cases oriented along the axis of the cylinder, and the free space between the rods is filled with micropowder with a density of 8.4 g / cm ³ , and the cylinder with an axial annular cavity is hermetically limited the ends of the thrust bushings that are in contact with the rubber pads made of soft rubber, and the pin has a central hole for the cutting fluid, and on its threaded ends there is a rear threaded sleeve, a ring of hard rubber and a threaded threaded ring and, on the other hand, the base sleeve, which serves to fix the vibration damper in the housing and fasten the cutter head with the cutting insert.

2. The boring mandrel according to claim 1, characterized in that notches are made on the contact planes of the cutter head with the base sleeve.