RU179880U1

RU179880U1 - Cutter

Info

Publication number: RU179880U1
Application number: RU2017129529U
Authority: RU
Inventors: Яков Львович Либерман; Сергей Семенович Кугаевский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Свердловский инструментальный завод"
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-05-28

Abstract

Предлагается резец, предназначенный для чистовой токарной обработки изделий машиностроения. Он содержит режущий элемент, закрепленный на державке с выполненной в ней вакуумированной выборкой и закрывающей выборку герметичной крышкой с клапаном одностороннего действия.Резец снабжен расположенным в выборке стержнем, соединенным с державкой со стороны режущего элемента, и грузом, установленным на стержне с возможностью перемещения. Отличительной особенностью резца является то, что стержень и груз выполнены в виде линейного шагового двигателя, причем стержень выполнен в виде статора двигателя, а груз – в виде ротора. Техническим результатом предложения является появление возможности автоматической перенастройки частоты собственных колебаний резца, что позволяет перенастраивать резец более часто, не нарушая вакуумирования, и повышает качество обработанной поверхности изделия в широком диапазоне условий обработки.A cutter designed for finishing turning of engineering products is proposed. It contains a cutting element mounted on a holder with a vacuum sample made in it and closing the sample with a sealed cover with a one-way valve.The cutter is equipped with a rod located in the sample connected to the holder on the side of the cutting element and with a load mounted on the rod with the possibility of movement. A distinctive feature of the cutter is that the rod and the load are made in the form of a linear stepper motor, and the rod is made in the form of a motor stator, and the load is in the form of a rotor. The technical result of the proposal is the possibility of automatically reconfiguring the frequency of natural oscillations of the cutter, which allows you to reconfigure the cutter more often, without violating the vacuum, and improves the quality of the processed surface of the product in a wide range of processing conditions.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована на токарных станках при чистовой обработке резанием.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used on lathes for finishing cutting.

Резцы, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, например, резец, разработанный А.С.Кондратьевым, защищенный Авторским свидетельством СССР №105940, кл. В23 В25/04. Он состоит из державки с режущим элементом, в которую ввинчивается или к которой приваривается шпилька, и навинчиваемых на шпильку гаек с резиновыми прокладками между ними. Гайки закручивают вручную так, чтобы прокладки несколько деформировались, но не сжимались полностью. Если в процессе точения заготовки на токарном станке возникают вынужденные колебания резца, то шпилька, гайки и прокладки, имея определенную частоту собственных колебаний, вынужденные колебания способны погасить. Частота собственных колебаний зависит от закручивания гаек, поэтому для эффективного гашения вынужденных колебаний резца его нужно настроить путем обеспечения определенной величины указанного закручивания. При конкретной настройке резец работает, гася вынужденные колебания в конкретном диапазоне, а поскольку вынужденные колебания в некотором диапазоне определяются условиями резания также в некотором диапазоне, то эффективность гашения вынужденных колебаний резца зависит от соответствия настройки резца условиям резания. При одних условиях резания резец работает более-менее эффективно при одной настройке, а при других – при другой настройке. Получается, что при изменении условий обработки (например, режимов резания) резец требует и изменения настройки.Cutters similar to those proposed are known. These include, for example, a cutter developed by A.S. Kondratiev, protected by the USSR Copyright Certificate No. 105940, class. B23 B25 / 04. It consists of a holder with a cutting element into which a stud is screwed or welded to it, and nuts screwed onto the stud with rubber gaskets between them. The nuts are tightened by hand so that the gaskets are slightly deformed, but not fully compressed. If in the process of turning a workpiece on a lathe there are forced oscillations of the cutter, then the stud, nuts and gaskets, having a certain frequency of natural vibrations, are forced to absorb the forced vibrations. The frequency of natural vibrations depends on the tightening of the nuts, therefore, to effectively absorb the forced vibrations of the cutter, it must be adjusted by ensuring a certain value of the specified tightening. With a specific setting, the cutter works by damping forced vibrations in a specific range, and since forced vibrations in a certain range are also determined by the cutting conditions in a certain range, the efficiency of damping forced vibrations of the cutter depends on the compliance of the cutter setting with the cutting conditions. Under some cutting conditions, the cutter works more or less efficiently with one setting, and under other conditions with a different setting. It turns out that when changing processing conditions (for example, cutting conditions), the cutter also requires a change in setting.

Если резец-аналог настроен правильно, то обработанная этим резцом поверхность изделия получается более-менее высокого качества. Однако достичь требуемого высокого качества обработки даже с помощью описанного резца удается не всегда из-за того, что даже он не всегда эффективно гасит вынужденные колебания. Более эффективно это осуществляет и позволяет получить обработанную поверхность изделия более высокого качества резец, разработанный В.В.Роговым, Г.Г.Поздняковым и Л.Г.Терминасовой, и защищенный Патентом РФ №200977, кл. В23 В27/00. Данный резец, принятый нами за прототип предлагаемого, содержит державку с режущим элементом и стержень, соединенный с державкой со стороны режущего элемента и имеющий резьбовой конец. На этом конце с возможностью перемещения установлен груз. При этом в державке резца выполнена выборка, резец снабжен герметичной крышкой с клапаном одностороннего действия, закрывающей выборку, стержень расположен в выборке, а последняя вакуумирована.If the analog cutter is configured correctly, then the surface of the product processed by this cutter is obtained of more or less high quality. However, to achieve the required high quality of processing even with the help of the described cutter is not always possible due to the fact that even it does not always dampen forced vibrations. This implements more efficiently and allows to obtain a machined surface of a product of a higher quality cutter, developed by V.V. Rogov, G.G. Pozdnyakov and L.G. Terminasova, and protected by RF Patent No. 200977, cl. B23 B27 / 00. This cutter, adopted by us for the prototype of the proposed, contains a holder with a cutting element and a rod connected to the holder on the side of the cutting element and having a threaded end. A load is mounted at this end with the ability to move. At the same time, a sample is made in the tool holder, the tool is equipped with a sealed cover with a one-way valve closing the sample, the rod is located in the sample, and the latter is evacuated.

При эксплуатации резца-прототипа вынужденные колебания гасятся более эффективно, поскольку энергия вынужденных колебаний резца полнее превращается в кинетическую энергию груза. Вместе с тем, резец-прототип не лишен и существенного недостатка. Он также, как и резец-аналог должен перенастраиваться при изменении условий обработки. Перенастройка же требует изменения положения груза на стержне, а для этого необходимо открывать герметичную крышку. После перенастройки резца ее нужно снова закрывать, а выборку, имеющуюся в державке, снова вакуумировать. Это влечет за собой усложнение и увеличение продолжительности перенастройки, что естественным образом вызывает у производственного персонала, использующего резец-прототип, желание перенастраивать его как можно реже. Но если условия обработки изделий на токарном станке меняются часто (а при обтачивании, например, фасонных деталей они меняются вообще непрерывно), то из-за редкой перенастройки резца ухудшается качество обработанной поверхности.During operation of the prototype tool, forced vibrations are damped more efficiently, since the energy of forced tool vibrations is more fully converted into the kinetic energy of the load. However, the prototype cutter is not without a significant drawback. It, like the analogue cutter, must be reconfigured when the processing conditions change. Reconfiguration requires changing the position of the load on the rod, and for this it is necessary to open the sealed cover. After reconfiguring the cutter, it must be closed again, and the sample available in the holder, again evacuated. This entails the complication and increase in the duration of the reconfiguration, which naturally causes the production personnel using the prototype cutter to want to reconfigure it as little as possible. But if the conditions for processing products on a lathe change frequently (and when grinding, for example, shaped parts, they change continuously continuously), then due to a rare reconfiguration of the cutter, the quality of the machined surface deteriorates.

Отсюда возникает задача повышения качества обрабатываемой резцом поверхности изделия при изменении условий обработки в широких пределах.This raises the problem of improving the quality of the surface of the product processed by the cutter when changing the processing conditions over a wide range.

Технически решение поставленной задачи с помощью предлагаемой полезной модели осуществляется путем автоматизации перенастройки резца с вакуумированной выборкой в державке без открывания герметичной крышки. Technically, the task is solved using the proposed utility model by automating the reconfiguration of the cutter with a vacuum sample in the holder without opening the sealed cover.

Конструктивно техническое решение реализуется за счет того, что резец, содержащий режущий элемент, закрепленный на державке с выполненными в ней вакуумированной выборкой и закрывающей выборку герметичной крышкой с клапаном одностороннего действия, снабженный расположенным в выборке стержнем, соединенным с державкой со стороны режущего элемента, и грузом, установленным на стержне с возможностью перемещения, отличается от прототипа тем, что он дополнительно снабжен клеммником, герметично установленным в крышке, стержень и груз выполнены образующими линейный шаговый двигатель (ЛШД), причем стержень выполнен в виде статора двигателя, а груз – в виде ротора (его еще называют «позиционером», «подвижной частью ЛШД» или его «подвижной головкой»), а ротор–позиционер соединен с клеммником.Structurally, the technical solution is implemented due to the fact that the cutter containing the cutting element is mounted on the holder with a vacuum sample made in it and closing the sample with a sealed cover with a one-way valve, equipped with a rod located in the sample connected to the holder on the side of the cutting element and the load mounted on the rod with the ability to move, differs from the prototype in that it is additionally equipped with a terminal strip, hermetically installed in the cover, the rod and the load s forming a linear stepper motor (LSD), the rod being made in the form of a motor stator and the load in the form of a rotor (it is also called a “positioner”, “a moving part of the LSD” or its “moving head”), and the rotor – positioner is connected to terminal block.

На фиг.1 показана конструктивная схема предлагаемого токарного резца, на фиг.2 – ее сечение А-А. Figure 1 shows a structural diagram of the proposed turning tool, figure 2 - its section aa.

Резец содержит режущий элемент 1, закрепленный на державке 2 с выполненной в ней вакуумированной выборкой 3. Выборка закрыта герметичной крышкой 4 с клапаном одностороннего действия 5. В выборке 3 со стороны режущего элемента 1 закреплен консольно стержень 6, выполненный в виде статора линейного шагового двигателя. На нем имеются прямоугольные поперечные зубцы 7, расположенные вдоль стержня 6 с равномерным шагом. С помощью корпуса 8, выполненного из диэлектрического материала, например, фторопласта, на стержне 6 установлен груз, выполненный в виде ротора-позиционера 9 (позиционера или подвижной головки) линейного шагового двигателя. Ротор имеет общеизвестную конструкцию. Он, в частности, состоит из двух П-образных электромагнитов, включающих в себя магнитопроводы 10 и обмотки управления. Магнитопроводы подмагничиваются постоянным магнитом. Каждый магнитопровод имеет два полюса, выполненных с двумя зубцами. Шаг зубцов ротора и статора одинаков и равен некоторой величине τ. Зубцы полюсов одного магнитопровода смещены друг относительно друга на ½ τ , а сами магнитопроводы – на ¼ τ. Ротор-позиционер своими обмотками управления соединен с клеммником 11, установленным герметично в крышке 4 (соединительные провода на фиг.1 условно не показаны).The cutter contains a cutting element 1 mounted on a holder 2 with a vacuum sample made in it 3. The sample is closed by a sealed cover 4 with a one-way valve 5. In the sample 3, a cantilever rod 6, made in the form of a stator of a linear stepper motor, is fixed on the side of the cutting element 1. It has rectangular transverse teeth 7 located along the shaft 6 with a uniform pitch. Using the housing 8, made of a dielectric material, for example, fluoroplastic, a load is mounted on the rod 6, made in the form of a rotor-positioner 9 (positioner or moving head) of a linear stepper motor. The rotor has a well-known design. It, in particular, consists of two U-shaped electromagnets, including magnetic circuits 10 and control windings. Magnetic cores are magnetized by a permanent magnet. Each magnetic circuit has two poles made with two teeth. The pitch of the teeth of the rotor and stator is the same and equal to a certain value of τ. The teeth of the poles of one magnetic circuit are displaced relative to each other by ½ τ, and the magnetic circuit itself is shifted by ¼ τ. The rotor positioner with its control windings is connected to the terminal block 11, mounted hermetically in the cover 4 (the connecting wires in figure 1 are not shown conventionally).

В зависимости от наличия и знака импульса, подаваемого извне в обмотки управления через клеммник 11, максимум магнитного поля перемещается от полюса к полюсу магнитопроводов ротора (например в порядке а –в –с –d), и возникает сила F, перемещающая ротор-позиционер в положение, при котором против зубцов данного ротора находятся некоторые зубцы статора. В результате происходит перемещение ротора-позиционера шагами, равными ¼ τ. Таким образом, подавая соответствующие импульсы в обмотки управления ротора, его можно перемещать вдоль статора, меняя настройку резца. Герметичную крышку 4 при этом открывать не требуется, вакуум внутри державки 2 не нарушается и перенастройку можно производить как угодно часто, например, непрерывно, как это требуется при обработке фасонных деталей.Depending on the presence and sign of the pulse supplied externally to the control windings through the terminal strip 11, the maximum magnetic field moves from pole to pole of the rotor cores (for example, in the order a – b – c – d), and a force F appears, which moves the rotor positioner to the position in which against the teeth of this rotor are some stator teeth. As a result, the rotor-positioner moves by steps equal to ¼ τ. Thus, by supplying the appropriate pulses to the control windings of the rotor, it can be moved along the stator, changing the setting of the cutter. In this case, the sealing cover 4 is not required to be opened, the vacuum inside the holder 2 is not broken and the reconfiguration can be done as often as necessary, for example, continuously, as is required when machining shaped parts.

В итоге возникает технический результат предложения: повышение эффективности снижения (гашения) вынужденных колебаний резца в широком диапазоне условий обработки изделий и повышение качества поверхности обрабатываемых изделий также в широком диапазоне этих условий.As a result, the technical result of the proposal arises: increasing the efficiency of reducing (damping) forced vibrations of the cutter in a wide range of processing conditions of products and improving the surface quality of processed products also in a wide range of these conditions.

Claims

A cutter containing a cutting element mounted on a holder with a vacuum sample made in it and closing the sample with a sealed cover with a one-way valve, a rod located in the sample connected to the holder on the side of the cutting element, and a load mounted on the rod with the ability to move, characterized in that it is equipped with a terminal strip hermetically installed in the cover, the rod and the load form a linear stepper motor, in which the rod is made in the form of a motor stator, the load is in the form of a rotor positioner of the motor, while the rotor positioner is connected to the terminal block.