RU2412023C2 - Method of vibration drilling with fine crushing of chips - Google Patents

Method of vibration drilling with fine crushing of chips Download PDF

Info

Publication number
RU2412023C2
RU2412023C2 RU2008148738/02A RU2008148738A RU2412023C2 RU 2412023 C2 RU2412023 C2 RU 2412023C2 RU 2008148738/02 A RU2008148738/02 A RU 2008148738/02A RU 2008148738 A RU2008148738 A RU 2008148738A RU 2412023 C2 RU2412023 C2 RU 2412023C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
cutting
chips
vibration
drill
Prior art date
Application number
RU2008148738/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008148738A (en
Inventor
Виталий Николаевич Старов (RU)
Виталий Николаевич Старов
Андрей Владимирович Масленников (RU)
Андрей Владимирович Масленников
Анатолий Иванович Барботько (RU)
Анатолий Иванович Барботько
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2008148738/02A priority Critical patent/RU2412023C2/en
Publication of RU2008148738A publication Critical patent/RU2008148738A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2412023C2 publication Critical patent/RU2412023C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Turning (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machining methods, namely, to drilling of bores with application of vibrations on drilling tools. Constant and variable magnetic fields are use to affect spindle assembly with shaft, flexible elements and appliance to make tool reciprocate. Tool is vibrated and fed. Tool reciprocation is effected at vibration frequency of 500 to 2000 Hz. Note here that vibration amplitude is set equal to A1≤0.5SF, where SF is tool feed.
EFFECT: better bore shaping and bore surface quality, higher efficiency of machining and longer life of tool.
2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке материалов резанием с наложением внешних вибрационных колебаний на инструмент при сверлении отверстий.The invention relates to the processing of materials by cutting with the imposition of external vibrational vibrations on the tool when drilling holes.

Известен способ обработки металла резанием, характеризующийся тем, что инструменту наряду с основным вращательным движением сообщается дополнительное колебательное движение относительно обрабатываемой заготовки, он получил название - вибрационное резание. Такое резание применяют для дробления стружки при обработке труднообрабатываемых материалов (нержавеющих и жаропрочных сталей), автор Д.Кумабэ (Кумабэ Д. Вибрационное резание / Д.Кумабэ, пер. с яп. С.Л.Масленникова // Под ред. И.И.Портнова, В.В.Белова. - М.: Машиностроение, 1985. - 424 с., см. с.31-43) - [1].A known method of processing metal by cutting, characterized in that the tool along with the main rotational movement is informed by an additional oscillatory movement relative to the workpiece, it is called - vibration cutting. Such cutting is used for crushing chips in the processing of difficult materials (stainless and heat-resistant steels), author D. Kumabe (Kumabe D. Vibration cutting / D. Kumabe, trans. From Japanese S.L. Maslennikova // Ed. I.I. . Portnova, VV Belova. - M.: Mechanical Engineering, 1985. - 424 p., See s.31-43) - [1].

Наиболее близким к заявляемому решению является способ, представленный в работах отечественного автора В.Н.Подураева (Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. - М.: Машиностроение, 1970. - 350 с.) [2].Closest to the claimed solution is the method presented in the works of the domestic author V.N. Poduraev (V. Poduraev, Cutting with vibrations. - M.: Mechanical Engineering, 1970. - 350 p.) [2].

Известный способ содержит инструмент, на который накладывают низкочастотные (до 150-200 Гц) вибрационные колебания, которые бывают: осевые (в направлении продольной подачи инструмента; радиальные (в направлении поперечной подачи инструмента) или тангенциальные (направленные по касательной к поверхности заготовки).The known method comprises a tool on which low-frequency (up to 150-200 Hz) vibrational vibrations are applied, which are axial (in the direction of the longitudinal feed of the tool; radial (in the direction of the transverse feed of the tool) or tangential (directed tangentially to the surface of the workpiece).

Недостатком способа-прототипа является отсутствие возможности управлять взаимосвязью частоты и амплитуды колебаний, а также их зависимость от обрабатываемого материала, инструмента и режимов резания, что в итоге не обеспечивает возможность проводить высокопроизводительный процесс с мелким дроблением стружки.The disadvantage of the prototype method is the inability to control the relationship between the frequency and amplitude of the oscillations, as well as their dependence on the processed material, tool and cutting conditions, which ultimately does not provide the ability to conduct a high-performance process with fine crushing of chips.

Технический результат изобретения направлен на то, чтобы повысить интенсификацию процесса дробления стружки, доведя его до мелкодисперсного дробления, что позволяет форсировать процесс сверления и повысить качество обработки.The technical result of the invention is aimed at increasing the intensification of the chip crushing process, bringing it to fine crushing, which allows forcing the drilling process and improving the quality of processing.

Это достигается тем, что осуществляется связь в едином процессе в диапазоне от 500 до 2000 Гц (которые ранее не изучали и не использовали) с прерывистостью процесса - подачей инструмента и фазовым углом поворота шпиндельного вала, обеспечивающими мелкое дробление стружки.This is achieved by the fact that there is a connection in a single process in the range from 500 to 2000 Hz (which were not previously studied and not used) with the process discontinuity - tool feed and phase angle of rotation of the spindle shaft, providing fine crushing of the chips.

Таким образом, для решения цели предлагается способ интенсификации дробления стружки из сливной до мелкодисперсной за счет повышения дискретности резания при комбинированном высокочастотном виброрезании.Thus, to solve the problem, a method is proposed for intensifying crushing of chips from drain to fine by increasing the discreteness of cutting with combined high-frequency vibration cutting.

Сущность способа поясняют чертежи. На фиг.1 приведено построение развертки обработанной поверхности, полученной при резании с осевыми вибрациями при амплитуде и режимах обработки, которые обеспечивают частое прерывание процесса резания, что обеспечивает образование мелкой стружки в зоне контакта сверла и заготовки) [1].The essence of the method is illustrated by the drawings. Figure 1 shows the construction of the sweep of the machined surface obtained during cutting with axial vibrations at the amplitude and processing modes that provide frequent interruption of the cutting process, which ensures the formation of small chips in the contact zone between the drill and the workpiece) [1].

На фиг.2 приведена схема разработанного устройства, которое реализует предлагаемый способ обработки комбинированным сверлением.Figure 2 shows a diagram of a developed device that implements the proposed method of processing combined drilling.

Способ осуществляют следующим образом. Инструментальной системе с упругим шпиндельным валом, в которой удерживается сверло (инструмент), придают гармонические колебания в высокочастотном диапазоне (500…2000 Гц) и выдерживают строго определенную прерывистость процесса вибросверления, определяемое соотношением параметров процесса в виде конкретной функции вида Ah=f(Sp, τ0), где частота воздействия вибраций {Ah) взаимосвязана с подачей инструмента Sp и фазовым углом τ0 поворота вала.The method is as follows. The tool system with an elastic spindle shaft, in which the drill bit (tool) is held, is given harmonic vibrations in the high-frequency range (500 ... 2000 Hz) and can withstand a strictly defined discontinuity of the vibration drilling process, determined by the ratio of the process parameters in the form of a specific function of the form A h = f (S p , τ 0 ), where the frequency of vibration impacts (A h ) is interconnected with the tool feed S p and the phase angle of rotation of the shaft τ 0 .

Таким образом, чтобы реализовать способ, необходимо провести не мене трех последовательных действий (операций):Thus, in order to implement the method, it is necessary to carry out at least three consecutive actions (operations):

1) придать инструменту вынужденные высокочастотные колебания в диапазоне 500…2000 Гц;1) to give the instrument forced high-frequency oscillations in the range of 500 ... 2000 Hz;

2) установить технологические режимы обработки по амплитуде колебаний, выдержав связь вида функции А1=f(Sp), т.е амплитуды колебаний с величиной подачи инструмента.2) to establish the technological modes of processing according to the amplitude of the oscillations, having endured the relationship of the form of the function A 1 = f (S p ), i.e., the amplitude of the oscillations with the feed rate of the tool.

Такое выполнение операций гарантированно обеспечивает мелкое дробление стружки. Причем сочетание высокочастотного вибросверления с применением на фазах обработки дополнительного принудительного прерывания процесса сверления при пошаговой схеме съема припуска по глубине отверстия суммарно обеспечивает высокопроизводительную и качественную обработку отверстий в металлах, включая коррозионно-стойкие стали.This operation is guaranteed to provide fine crushing chips. Moreover, the combination of high-frequency vibration drilling with the use of additional forced interruption of the drilling process during the processing phases with a step-by-step scheme for removing allowance along the depth of the hole in total provides a high-performance and high-quality treatment of holes in metals, including corrosion-resistant steels.

Обоснование способа подтверждающими расчетами. Основываясь на вычислении длины резания lT=v/f в одном цикле колебания вибрационного резания, установлено, что для повышения скорости резания и производительности, необходимо повышать частоту колебаний до максимально возможного уровня. Поэтому целесообразно создавать динамические колебательные системы инструмента, имеющие высокие частоты колебаний (свыше 500 Гц) и достаточную мощность.Justification of the method by confirming calculations. Based on the calculation of the cutting length l T = v / f in one cycle of vibrational vibration cutting, it was found that in order to increase the cutting speed and productivity, it is necessary to increase the vibration frequency to the maximum possible level. Therefore, it is advisable to create dynamic oscillatory systems of the instrument having high oscillation frequencies (over 500 Hz) and sufficient power.

При постоянной частоте колебаний режущего клина (режущего элемента сверла) длина lT уменьшается по мере снижения скорости резания. Если поддерживать скорость резания постоянной, то увеличение частоты колебаний приводит к уменьшению lT.At a constant oscillation frequency of the cutting wedge (cutting element of the drill), the length l T decreases as the cutting speed decreases. If the cutting speed is kept constant, then an increase in the oscillation frequency leads to a decrease in l T.

На фиг.1 изображено графическое построение развертки обработанной сверлением поверхности, полученной при резании с осевыми вибрациями и амплитуде, обеспечивающей достаточное прерывание процесса резания [1]. Принятые обозначения: f - частота колебаний (инструмента); T=l/f - период колебаний резца; ω - круговая частота колебаний; у - перемещение резца; vb - скорость колебаний инструмента; v - скорость резания; vc - критическая скорость; Sp - осевая подача.Figure 1 shows a graphical construction of the scan-machined surface obtained by cutting with axial vibrations and amplitude, providing sufficient interruption of the cutting process [1]. Accepted designations: f - frequency of oscillations (instrument); T = l / f is the period of oscillation of the cutter; ω is the circular oscillation frequency; y - moving the cutter; v b is the vibration velocity of the tool; v is the cutting speed; v c is the critical velocity; S p - axial feed.

На поверхности тонкими линиями показаны режущие кромки инструмента через четверть периода колебаний. Штриховыми линиями показаны следы вершины инструмента при равномерном резании, т.е. при резании с постоянной подачей. Здесь же заштрихованы сечения срезаемого слоя через четверть периода колебаний. Траектории движения вершины резца при резании с вибрациями показаны сплошными линиями; так же показаны линии пересечения поверхностей, образованных движением главной режущей кромки резца (справа от линии) и вспомогательной режущей кромки на следующем обороте детали (слева от линии). При построениях колебания инструмента принимались гармоническими.On the surface, thin lines show the cutting edges of the tool after a quarter of the oscillation period. The dashed lines indicate the traces of the tool tip during uniform cutting, i.e. when cutting with constant feed. Here, cross sections of the sheared layer are shaded after a quarter of the oscillation period. The trajectories of the tool tip during cutting with vibrations are shown by solid lines; the intersection lines of surfaces formed by the movement of the main cutting edge of the cutter (to the right of the line) and the auxiliary cutting edge at the next revolution of the part (to the left of the line) are also shown. During the construction, the tool vibrations were accepted harmonic.

Длина окружности, описывающей обработанную поверхность, значительно больше подачи инструмента на оборот детали, т.е. πDд>Sp (фиг.1) [1]. Поэтому траектории вершины режущей кромки на двух соседних оборотах мало отличаются от синусоид с одинаковой частотой и амплитудой, сдвинутых относительно друг друга вдоль оси хр на величину подачи и вдоль оси zp - на фазовый угол τ0. Этот угол характеризует длину части волны колебаний, не уложившейся нацело на одном обороте развернутой поверхности отверстия в детали, и может быть определен следующим образом.The circumference describing the machined surface is significantly longer than the tool feed per part revolution, i.e. πD d > S p (figure 1) [1]. Therefore, the paths of the tip of the cutting edge at two adjacent revolutions do not differ much from sinusoids with the same frequency and amplitude, shifted relative to each other along the x p axis by the feed amount and along the z p axis by the phase angle τ 0 . This angle characterizes the length of the part of the wave of oscillations that did not fit perfectly on one revolution of the unfolded surface of the hole in the part, and can be determined as follows.

Фазовый угол τ0, определяется соотношением между круговой частотой колебаний ω и угловой скоростью ωд:The phase angle τ 0 is determined by the ratio between the circular oscillation frequency ω and the angular velocity ω d :

Figure 00000001
Figure 00000001

Отношение

Figure 00000002
можно представить как сумму его целой части k, являющейся числом волн колебаний, откладывающихся нацело на одном обороте режущей кромки по поверхности, и дробной q:Attitude
Figure 00000002
can be represented as the sum of its integer part k, which is the number of oscillation waves deposited entirely on one revolution of the cutting edge over the surface, and fractional q:

Figure 00000003
Figure 00000003

Очевидно, что взаимное расположение синусоид определяется только дробной частью отношения

Figure 00000002
поэтомуObviously, the relative position of the sinusoids is determined only by the fractional part of the relation
Figure 00000002
so

Figure 00000004
Figure 00000004

Укажем дополнение к условию, за счет чего происходит дробление стружки. Выведем формулу, которая будет показывать, на сколько частей дробится стружка за один оборот сверла при заданных значениях частоты вращения шпинделя n и частоты колебания сверла f, т.е. получимWe indicate an addition to the condition, due to which the chips are crushed. We derive a formula that will show how many parts the chip is crushed in one revolution of the drill for given values of the spindle speed n and the oscillation frequency of the drill f, i.e. we get

Figure 00000005
Figure 00000005

где k - количество отделившихся частей стружек, образовавшихся за один оборот сверла, шт;where k is the number of separated parts of the chips formed during one revolution of the drill, pcs;

f - частота колебания сверла от внешнего источника колебаний, Гц;f is the oscillation frequency of the drill from an external source of oscillation, Hz;

n - частота вращения сверла, об/мин.n is the rotational speed of the drill, rpm

При постоянной частоте вращения сверла (n=const) и возрастающей частоте колебания сверла стружка будет дробиться на большее количество частей за один оборот сверла. При условии что объем отделяемой стружки за один оборот сверла одинаков при любой частоте колебания сверла, можно предполагать, что чем выше частота колебаний сверла, тем мельче стружка. Установлено опытным путем, что оптимальная частота вибрации сверла составляет диапазон 500…2000 Гц.With a constant speed of rotation of the drill (n = const) and an increasing frequency of oscillation of the drill, the chips will be split into a larger number of parts in one revolution of the drill. Provided that the volume of detachable chips for one revolution of the drill is the same at any frequency of oscillation of the drill, it can be assumed that the higher the oscillation frequency of the drill, the smaller the chip. It was established empirically that the optimal vibration frequency of the drill is in the range 500 ... 2000 Hz.

В работе (Подураев В.Н. Физические особенности процесса вибрационного сверления / В.Н.Подураев, В.И.Валиков // Резание труднообрабатываемых материалов. МДНТП. 1969. С.95-101 - [3]) отмечается, что при вибрационном сверлении важно отношение частоты осевых колебаний сверла f к частоте вращения шпинделя n:In the work (Poduraev V.N. Physical features of the vibration drilling process / V.N. Poduraev, V.I. Valikov // Cutting of hard-to-work materials. MDNTP. 1969. S.95-101 - [3]) it is noted that with vibration When drilling, the ratio of the axial oscillation frequency of the drill f to the spindle speed n is important:

Figure 00000006
Figure 00000006

где K - число полных периодов осевых колебаний сверла за время его полуоборота;where K is the number of complete periods of axial vibrations of the drill during its half-revolution;

i - правильная дробь, численно равная остатку периода колебаний, происходящего за то же время полуоборота сверла.i is the correct fraction, numerically equal to the remainder of the oscillation period that occurs during the same half-turn of the drill.

При резании с осевыми вибрациями расстояние а - текущее значение толщины стружки при наложении осевых гармоничных колебаний. Она зависит от подачи, амплитуды колебаний Ah, фазового угла τ=ω·t и угла сдвига фаз и равна:When cutting with axial vibrations, the distance a is the current value of the chip thickness when axial harmonious vibrations are superimposed. It depends on the feed, the amplitude of the oscillations A h , the phase angle τ = ω · t and the phase angle and is equal to:

Figure 00000007
Figure 00000007

Величина а определяет высоту микронеровностей h1 и площадь сечения срезаемого слоя F1, поэтому имеемThe value of a determines the height of the microroughness h 1 and the cross-sectional area of the cut layer F 1 , therefore, we have

Figure 00000008
Figure 00000008

Микронеровность h1 пропорциональна а, площадь F1 почти пропорционально а. При τ0=π (i=0,5) амплитуда колебаний, обеспечивающая дробление стружки, наименьшая: Ah=0,5·Sp.The microroughness h 1 is proportional to a , the area F 1 is almost proportional to a . When τ 0 = π (i = 0.5), the amplitude of vibrations that ensures crushing of the chips is the smallest: A h = 0.5 · S p .

Если А1 - максимальное значение периодической силы колебаний, то F1(t)=A1sin(ωt). Возможности дробления стружки и качество обработанной поверхности во многом определяются величинами a min и a max. При а=a min площадь сечения срезаемого слоя наименьшая и соответственно наиболее вероятен излом стружки. При а=a max высота микронеровностей наибольшая, ее величина определяет шероховатость формируемой поверхности. Величины a min и a max находят в результате исследования функции на экстремум:If A 1 is the maximum value of the periodic oscillation strength, then F 1 (t) = A 1 sin (ωt). The possibilities of crushing chips and the quality of the processed surface are largely determined by the values of a min and a max . When a = a min, the cross-sectional area of the cut layer is the smallest and, accordingly, the most likely chip break. When a = a max, the height of the microroughness is greatest, its value determines the roughness of the formed surface. The values of a min and a max are found as a result of studying the function at the extremum:

Figure 00000009
Figure 00000009

откудаwhere from

Figure 00000010
Figure 00000010

Уменьшение площади сечения срезаемого слоя до F1=F1min является предпосылкой к излому стружки. Обработка с осевыми колебаниями за счет мгновенного прерывания процесса резания обеспечивает гарантированное дробление стружки независимо от условий обработки, т.е. за счет уменьшения F1min до нуля. Из второго выражения системы (9) имеемReducing the cross-sectional area of the cut layer to F 1 = F 1 min is a prerequisite for fracture chips. Machining with axial vibrations due to instant interruption of the cutting process ensures guaranteed chip crushing regardless of the processing conditions, i.e. by reducing F 1 min to zero. From the second expression of system (9) we have

Figure 00000011
Figure 00000011

Выражение (10) является условием надежного мелкого дробления стружки при обработке любых материалов и заданных параметрах технологического процесса. В обобщенном виде имеем представление формулы (10) как функцию Ah=f(Sp, τ0), где Ah - частота колебаний, Sp - подача инструмента, τ0 - фазовый угол поворота вала.Expression (10) is a condition for reliable fine crushing of chips during processing of any materials and specified parameters of the technological process. In a generalized form, we have the representation of formula (10) as a function of A h = f (S p , τ 0 ), where A h is the oscillation frequency, S p is the tool feed, and τ 0 is the phase angle of rotation of the shaft.

Из выражения (10) видно, что амплитуда, гарантирующая дробление стружки, зависит от подачи Sp, а также от угла τ0, В итоге имеем следующее: при τ0=0 (q=0) получим, что A1→∞. Для получения ограниченной величины стружки по выражению (2) отношение

Figure 00000012
не должно быть целым числом. Практически целесообразным представляется следующее ограничение:It can be seen from expression (10) that the amplitude guaranteeing chip crushing depends on the feed S p and also on the angle τ 0. As a result, we have the following: for τ 0 = 0 (q = 0) we get that A 1 → ∞. To obtain a limited amount of chips by expression (2), the ratio
Figure 00000012
should not be an integer. The following limitation seems practical:

Figure 00000013
Figure 00000013

Тогда следует 0,16≤q≤0,833, т.е. область значений q, удовлетворяющих условию (11), достаточно велика. При τ0=π (q=0,5) наименьшая амплитуда колебаний, обеспечивающая мелкое дробление стружки, равнаThen follows 0.16≤q≤0.833, i.e. the range of q satisfying condition (11) is quite large. When τ 0 = π (q = 0.5), the smallest amplitude of oscillations providing fine crushing of the chip is

Figure 00000014
Figure 00000014

Таким образом, указана взаимосвязь между необходимыми условиями, чтобы реализовать предлагаемый способ - действий по пункту два.Thus, the relationship between the necessary conditions is indicated in order to implement the proposed method - the actions under paragraph two.

Практическая реализация предлагаемого способа опробована на типовых режимах вибрационного сверления отверстий. Так, при применении сверла диаметром 1,5 мм и сверлении стали 1Х18Н9Т при n=2800 об/мин, S=30 мм, амплитуде вибраций А=12…15 мкм, минимальных частотах порядка f=500 Гц продолжительность одного оборота шпинделя станка составляет не более 0,021 с, т.е. за один оборот сверла. При этом стружка дробится минимально на четыре дробные части. Такая стружка легко удаляется, она не закупоривает винтовых каналов сверла и почти не препятствует поступлению смазочно-охлаждающей жидкости к режущим кромкам. Благодаря этому способу становится возможным осуществить механическую подачу и автоматизировать операцию сверления малых отверстий. Преимуществом предлагаемого способа является то, что высокочастотные вибрационные колебания, наложенные извне, стабилизируют процесс прироста переднего угла при врезании, а при выходе из зоны резания уменьшают передний угол сверла, что повышает стойкость инструмента, создает эффект выглаживания по поверхности отверстия и улучшает качество обработки.The practical implementation of the proposed method is tested on typical modes of vibration drilling holes. So, when using a drill with a diameter of 1.5 mm and drilling steel 1X18H9T at n = 2800 rpm, S = 30 mm, vibration amplitude A = 12 ... 15 μm, minimum frequencies of the order of f = 500 Hz, the duration of one revolution of the machine spindle is not more than 0.021 s, i.e. for one revolution of the drill. In this case, the chips are crushed to a minimum of four fractional parts. Such shavings can be easily removed, it does not clog the screw channels of the drill and almost does not impede the flow of cutting fluid to the cutting edges. Thanks to this method, it becomes possible to carry out a mechanical feed and automate the operation of drilling small holes. The advantage of the proposed method is that high-frequency vibrational vibrations, applied from the outside, stabilize the growth of the rake angle when cutting, and when leaving the cutting zone they reduce the rake angle of the drill, which increases the tool life, creates the effect of smoothing over the surface of the hole and improves the quality of processing.

Вибрации в осевом направлении обеспечивают эффективное и надежное дробление стружки, удовлетворительную шероховатость (до Ra=2,5 мкм), повышение стойкости инструмента находится в пределах статистической погрешности (Сергиев А.П. Вибрационное резание стали 110Г13Л / А.П.Сергеев, С.В.Волошин, Е.Г.Швачкин // Вестник машиностроения. 2000. №12. С.50-52) [4].Vibrations in the axial direction provide effective and reliable chip crushing, satisfactory roughness (up to Ra = 2.5 μm), increased tool life is within the statistical error (A. Sergiev. Vibration cutting of steel 110G13L / A.P. Sergeev, S. V. Voloshin, EG Shvachkin // Herald of mechanical engineering. 2000. No. 12. P.50-52) [4].

Реализация способа. Из ранее обозначенных условий формообразования отверстий и наложения на инструмент вынужденных осевых вибраций считается [2], что наиболее предпочтительным является электродинамический вибровозбудительный привод. Такой привод наиболее производителен по сравнению с гидромеханическим и электрогидравлическими приводами. Целью при использовании электродинамического вибровозбудителя является введение в зону резания дополнительной энергии и временного прекращения процесса резания на тысячные доли секунд.The implementation of the method. From the previously indicated conditions for the formation of holes and the imposition of forced axial vibrations on the tool, it is considered [2] that the electrodynamic vibration-excitation drive is most preferred. Such a drive is most productive in comparison with hydromechanical and electro-hydraulic drives. The goal when using an electrodynamic vibration exciter is to introduce additional energy into the cutting zone and temporarily stop the cutting process for thousandths of a second.

Таким образом, для реализации способа необходим автономный вибровозбудитель. Это позволит передавать на сверло движения: вращение с заданной частотой, а также высокочастотное возвратно-поступательное движение сверла вдоль собственной оси, создаваемые разноименными постоянным и переменным магнитными полями и генератором колебаний.Thus, for the implementation of the method requires an autonomous vibration exciter. This will allow you to transfer to the drill the movement: rotation with a given frequency, as well as high-frequency reciprocating movement of the drill along its own axis, created by unlike constant and alternating magnetic fields and an oscillation generator.

Наиболее предпочтительной схемой общей компоновки электродинамического вибрационного привода для предлагаемого способа обработки будет схема на базе двух катушек индуктивности. По форме они могут представлять собой два цилиндра, по торцам которых могут быть установлены ограничительные устройства (см. фиг.2). Это позволяет интенсифицировать процесс дробления стружки при стружкообразовании.The most preferred scheme for the general layout of the electrodynamic vibratory drive for the proposed processing method will be a circuit based on two inductors. In shape, they can be two cylinders, at the ends of which restrictive devices can be installed (see figure 2). This allows you to intensify the process of crushing chips during chip formation.

При этом верхний электромагнит 1 крепится неподвижно относительно нижнего 2, который перемещается на заданную амплитуду и воздействует на вал 4. Вал 4 перемещается под воздействием возмущающей силы, при этом упругие элементы 7 сжимаются под воздействием диска 6, закрепленного жестко на валу 4. При отсутствии дополнительной энергии со стороны электродинамического вибровозбудителя упругие элементы 7 возвращают вал 4 в исходное состояние. Шестерня 5, закрепленная на валу 4, служит для передачи вращения от шпинделя станка на сверло 9, закрепленное в патроне 8.In this case, the upper electromagnet 1 is fixed motionless relative to the lower 2, which moves by a predetermined amplitude and acts on the shaft 4. The shaft 4 moves under the influence of a disturbing force, while the elastic elements 7 are compressed under the influence of a disk 6 fixed rigidly to the shaft 4. In the absence of additional energy from the electrodynamic vibration exciter elastic elements 7 return the shaft 4 to its original state. Gear 5, mounted on the shaft 4, is used to transmit rotation from the spindle of the machine to the drill 9, mounted in the chuck 8.

По расчетам для данной конструкции автономного вибровозбудителя частота вибрация сверла составляет диапазон 500…2000 Гц.According to the calculations for this design of an autonomous exciter, the frequency of vibration of the drill is 500 ... 2000 Hz.

Пример использования предлагаемого способа обработки при установке устройства на станке для вибрационного сверления отверстий в коррозионно-стойкой стали показал, что это обеспечивает увеличение производительность сверления более чем в 2,0 раза и повысить стойкость инструмента на 40%. Это доказывает высокую эффективность предложенного способа вибрационного сверления.An example of using the proposed processing method when installing the device on a machine for vibratory drilling of holes in corrosion-resistant steel showed that this provides an increase in drilling performance by more than 2.0 times and to increase tool life by 40%. This proves the high efficiency of the proposed method of vibration drilling.

Claims (1)

Способ вибросверления с мелкодисперсным дроблением стружки, включающий воздействие постоянных и переменных магнитных полей на шпиндельный узел с валом, упругими элементами и инструментом, обеспечивающее вибрации инструмента в виде возвратно-поступательных движений вдоль своей оси и осуществление вращения и движения подачи инструмента, отличающийся тем, что возвратно-поступательные движения инструмента вдоль своей оси осуществляют с частотой вибраций от 500 до 2000 Гц посредством электродинамического вибрационного привода и устанавливают амплитуду колебаний, равную A1≤0,5Sp, где Sp - подача инструмента, мм. A method of vibration drilling with fine crushing of chips, including the action of constant and variable magnetic fields on a spindle assembly with a shaft, elastic elements and a tool, providing tool vibrations in the form of reciprocating movements along its axis and performing rotation and feed movement of the tool, characterized in that - translational movement of the tool along its axis is carried out with a vibration frequency of from 500 to 2000 Hz by means of an electrodynamic vibratory drive and set the amplitude of oscillations equal to A 1 ≤0.5S p , where S p is the tool feed, mm.
RU2008148738/02A 2008-12-10 2008-12-10 Method of vibration drilling with fine crushing of chips RU2412023C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148738/02A RU2412023C2 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Method of vibration drilling with fine crushing of chips

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148738/02A RU2412023C2 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Method of vibration drilling with fine crushing of chips

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008148738A RU2008148738A (en) 2010-06-20
RU2412023C2 true RU2412023C2 (en) 2011-02-20

Family

ID=42682282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008148738/02A RU2412023C2 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Method of vibration drilling with fine crushing of chips

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2412023C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008148738A (en) 2010-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Neugebauer et al. Ultrasonic application in drilling
CN103586504B (en) For workpiece loading attachment and the processing unit (plant) of tiny deep hole machining
CN110076350A (en) A kind of ultrasound punching type cutting extruding integral processing method
CN108927572A (en) A kind of buckling composite formula three-dimensional elliptical ultrasonic vibration cutting device
Tang et al. Development of a novel ultrasonic drill using longitudinal-bending hybrid mode
RU2412023C2 (en) Method of vibration drilling with fine crushing of chips
CN107639239A (en) A kind of ultrasonic activation auxiliary truning fixture of free form surface ultrasonic transformer
Gu et al. A review of the research on the variation of tool’s motion trajectory and its influence on the formation mechanism of surface quality in ultrasonic vibration machining
JP2012045642A (en) Bore surface machining method, tool for machining bore surface, and bore surface machining device
JPS62140701A (en) Superposed vibration cutting method
JPS6016301A (en) Superimposed vibratory cutting method
JPS62292306A (en) Precision vibration boring method
JP7127810B2 (en) Hole drilling machine with processing tools
JIANG et al. Influence of ultrasonic elliptical vibration cutting trajectory change on surface morphology
Vipindas et al. An insight on ultrasonic machining technology
Sadeghamalnik et al. Development of design and manufacturing support tool for optimization of ultrasonic machining (USM) and Rotary USM
KR101393414B1 (en) Ultrasonic waves horn module
JP6821187B2 (en) Support structure of Langevin type ultrasonic oscillator
JP7311098B2 (en) Vibration cutting device, vibration device and cutting method
JP3676769B2 (en) Machining tools
JPS62140702A (en) Precise superposed vibration hole processing method
RU2750226C1 (en) Device for turning
JPS6240121B2 (en)
WO2009017438A1 (en) Vibration cutting and a vibration cutting tool
Singh et al. A study on the tool geometry and stresses induced in tool in ultrasonic machining process applied for the tough and brittle materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101211