RU2528583C1 - Устройство для вибрационной обработки деталей резанием - Google Patents
Устройство для вибрационной обработки деталей резанием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528583C1 RU2528583C1 RU2013103392/02A RU2013103392A RU2528583C1 RU 2528583 C1 RU2528583 C1 RU 2528583C1 RU 2013103392/02 A RU2013103392/02 A RU 2013103392/02A RU 2013103392 A RU2013103392 A RU 2013103392A RU 2528583 C1 RU2528583 C1 RU 2528583C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- cutting tool
- front surface
- vibrator
- vibrating plate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
- B23B29/04—Tool holders for a single cutting tool
- B23B29/12—Special arrangements on tool holders
- B23B29/125—Vibratory toolholders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/10—Cutting tools with special provision for cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2250/00—Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
- B23B2250/12—Cooling and lubrication
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
- B23B2270/10—Use of ultrasound
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Turning (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Устройство содержит режущий инструмент и систему подачи смазочно-охлаждающей технологической среды в зону резания на переднюю поверхность режущего инструмента. Для снижения необходимых усилий резания и повышения динамической жесткости режущего инструмента, а также повышения чистоты обрабатываемой поверхности детали при высоких скоростях резания за счет изменения схемы процесса резания оно снабжено вибратором, выполненным с возможностью создания колебания в диапазоне частот от 1 кГц до 40 кГц в направлении нормали к передней поверхности режущего инструмента, штоком и дополнительной вибрирующей пластиной, поверхность которой выполнена в виде продолжения передней поверхности режущего инструмента, соединенной с вибратором. При этом дополнительная вибрирующая пластина расположена таким образом, что зона контакта стружки с передней поверхностью режущего инструмента захватывает её часть, причем шток с одной стороны связан с вибратором, а с другой - с дополнительной вибрирующей пластиной, воздействующей на подаваемую свободным поливом смазочно-охлаждающую технологическую среду. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности и может быть использовано для высокоскоростной обработки труднообрабатываемых материалов с повышенным качеством обрабатываемых поверхностей.
Из уровня техники известны устройства, в которых за счет высокой виброскорости инструмента, периодически превышающей скорость резания, между кромкой инструмента и отделяемым материалом периодически образуется зазор, в который проникает СОТС (смазочно-охлаждающая технологическая среда), подаваемая традиционным способом со смыванием детали и режущей кромки сверху (Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970. Стр. 289-290; Кириллов А.К., Верещака А.С. и др. Разработка и исследование технологии сухого резания труднообрабатываемых материалов с компенсацией физических функций СОТС // СТИН, 1. 2009. С.35-40).
К недостаткам известных из уровня техники устройств следует отнести низкую эффективность воздействия СОТС на режущую кромку инструмента в процессе высокоскоростного резания, низкую динамическую жесткость режущего инструмента, связанную с необходимостью его размещения на консольном волноводе, обеспечивающем колебательное перемещение резца, и невозможность получения высокого качества обрабатываемых поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов при высоких скоростях резания.
Известен из уровня техники способ вибрационного резания, включающий вращение обрабатываемой заготовки, поступательное и колебательное перемещение резца и подачу СОТС под давлением (Кириллов А.К., Верещака А.С. и др. Разработка и исследование технологии сухого резания труднообрабатываемых материалов с компенсацией физических функций СОТС// СТИН, №1. 2009. С.35-40).
К основным недостаткам известного способа следует отнести низкую эффективность СОТС, подаваемую традиционным способом со смыванием обрабатываемой детали и инструмента, низкую динамическую жесткость режущего инструмента, связанную с необходимостью его размещения на консольном волноводе, обеспечивающем колебательное относительно стружки перемещение резца, и невозможность получения высокого качества обрабатываемых поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов при высоких скоростях резания.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является устройство вибрационной обработки деталей резанием, в котором относительное перемещение обрабатываемой детали и режущего инструмента осуществляется с одновременной подачей в зону резания на переднюю поверхность режущего инструмента смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС), подвергаемой вибрационному воздействию (SU 1342690 А1, 07.10.1987 - прототип).
Недостатки прототипа:
- создание в СОТС импульсов высокого давления усложняет оборудование и исключает возможность применения способа на универсальных станках со сменным инструментом;
- создание в режущей пластине канала для подвода СОТС к передней поверхности потребует обработки изделия из твердого сплава и не позволит применять многогранные сменные пластины;
- способ не годится для тонкой обработки поверхности, т.к. отверстие для истечения СОТС может не перекрываться тонкими стружками;
- подача импульсов под большим давлением может приводить к смещению вершины инструмента и ухудшению качества поверхности.
В основу заявленного изобретения была положена задача по снижению необходимых усилий резания и повышению динамической жесткости режущего инструмента, а также повышение чистоты обрабатываемой поверхности детали при высоких скоростях резания за счет изменения схемы процесса резания, в частности, за счет изменения организации процессов подачи СОТС в зону резания и отвода стружки.
Техническим результатом изобретения является снижение необходимых усилий резания и повышение динамической жесткости режущего инструмента, а также повышение чистоты обрабатываемой поверхности детали при высоких скоростях резания за счет изменения схемы процесса резания, в частности, за счет изменения организации процесса подачи СОТС в зону резания и отвода стружки.
Это достигается тем, что в устройстве для вибрационной обработки деталей резанием, содержащем обрабатываемую деталь, режущий инструмент, систему подачи смазочно-охлаждающей технологической среды в зону резания на переднюю поверхность режущего инструмента, систему, оказывающую на смазочно-охлаждающую технологическую среду вибрационное воздействие, устройство содержит дополнительную вибрирующую пластину, поверхность которой является продолжением передней поверхности режущего инструмента, соединенной с вибратором, создающим колебания в диапазоне частот от 1 кГц до 40 кГц, в направлении нормали к передней поверхности режущего инструмента, при этом дополнительная пластина расположена таким образом, что зона контакта стружки с передней поверхностью режущего инструмента захватывает часть дополнительной пластины, а система, оказывающая на смазочно-охлаждающую технологическую среду вибрационное воздействие выполнена таким образом, что воздействие оказывается через вибрацию дополнительной пластины, а система, оказывающая на смазочно-охлаждающую технологическую среду вибрационное воздействие, включает в себя вибратор, соединенный со штоком, с одной стороны связанным с вибратором, а с другой - с дополнительной вибрирующей пластиной, при этом смазочно-охлаждающая технологическая среда подается свободным поливом.
На чертеже изображена общая схема устройства для реализации способа вибрационной обработки деталей.
Устройство для реализации предложенного способа состоит из режущей пластины 1, закрепленной на теле державки 2 (например, с помощью прижима (на чертеже не показан)), которая установлена на основании 3 режущего инструмента. Исполнительный вибрационный узел выполнен в виде вибратора 5, состоящего из корпуса, заполненного средой (например, комплект пьезокерамических пластин), создающей гармонические колебания от генератора (на чертеже не показано) и соединенной с размещенным в ней штоком 6, проходящим с зазором через отверстие 7 в режущей пластине 1 и жестко соединенным с дополнительной вибрирующей пластиной 4 посредством гайки 8. Над поверхностью вибрирующей пластины 4 установлена гидравлическая система 6 подачи смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) под давлением.
Устройство для реализации предложенного способа работает следующим образом.
Генератором (на чертеже не показано) задается режим вынужденных колебаний, который посредством исполнительного узла-вибратора 5 передается через шток 6 на дополнительную вибрирующую пластину 4, при этом вибрации сообщают дополнительной пластине в диапазоне частот от 1 кГц до 40 кГц.
Под действием вибраций стружка начинает работать, как насос, нагнетая СОТС (смазочно-охлаждающая технологическая среда) (хорошо показала себя при работе в указанном диапазоне частот обычная вода с примесью мыла) в зону стружкообразования. За счет повышения давления в СОТС в одной из фаз работы вибратора СОТС проникает во все поры и микротрещины в зоне стружкообразования. Это не позволяет этим микротрещинам «залечиваться (смыкаться)» в процессе прохождения стружки через зону вторичных пластических деформаций. Вибрации стружки позволяют СОТС проникать к вершине инструмента, ликвидируя адгезионный контакт стружки и передней поверхности инструмента, а также задней поверхности инструмента и обработанной поверхности детали, что снижает силы трения и повышает чистоту обработанной поверхности детали. Это значительно снижает сопротивление деформации стружки, силы трения и, соответственно, силы резания. Это позволяет охлаждать саму вершину режущего инструмента, повышая его стойкость. (Вершина инструмента обычно бывает недоступной для СОТС из-за плотного примыкания обрабатываемого материала и стружки.)
В процессе резания режущая пластина 1 контактирует с обрабатываемым изделием (на чертеже не показано) по задней поверхности и отделяемой стружкой своей передней поверхностью, находящейся в состоянии управляемых вынужденных колебаний, задаваемых генератором, относительно отделяемой стружки и колебаний, генерируемых самим процессом резания. В таких специально организованных условиях резания между режущей пластиной 1 в местах ее контакта со стружкой и поверхностью резания возникает зона переменного гидравлического давления, что способствует возникновению по всей площади контакта гидравлически упругого слоя из СОТС по типу «масляного клина». Этот слой стремится заполнить микротрещины, образующиеся, в том числе перед режущей кромкой, в материале обрабатываемого изделия, и стремится расширить их в фазе повышения давления в СОТС при вынужденных колебаниях, способствуя тем самым отделению стружки от обрабатываемого изделия и повышению чистоты обработанной поверхности. Проникновение СОТС в зону режущей кромки позволяет ей заполнять опережающую трещину, формирующуюся перед режущей кромкой. В результате перед режущей кромкой формируется жидкостной клин, острота которого определяется геометрией трещины, поэтому превосходит по остроте любое механически созданное лезвие. Под действием переменного давления СОТС, заполняющая жидкостной клин, будет стремиться расширить трещину, облегчая отделение стружки и снижая силу резания. Организация в процессе вибрационного резания устойчивого упругого слоя из СОТС по типу «масляного клина» обеспечивает защиту и охлаждение самой режущей кромки режущей пластины 1, обеспечивая повышение стойкости инструмента и качества обрабатываемой поверхности, в том числе из труднообрабатываемых материалов.
Таким образом, предлагаемое устройство вибрационного резания обеспечивает проникновение СОТС непосредственно в зону резания, а именно в зону силового контакта режущей кромки инструмента с обрабатываемым изделием на глубину резания. Проникновение СОТС в зону резания при этом не зависит от скорости резания, поскольку зазор между взаимообращенными поверхностями режущей пластины и отделяемой стружки формируется не в результате кинематических вибраций инструмента, а под действием внутреннего усилия, создаваемого в результате вынужденных колебаний вибрирующей пластины, омываемой жидкофазной средой (СОТС). Причем конструкция предлагаемого устройства не требует снижения радиальной жесткости инструментального узла, поскольку отпадает необходимость закреплять режущий инструмент на волноводе вибратора.
Заявленный объект может быть использован для обработки резанием труднообрабатываемых высокопрочных сплавов практически любой структуры, включая ультрадисперсную структуру, с высокой скоростью резания, в том числе на автоматизированных линиях, с высоким качеством обрабатываемых поверхностей.
Claims (1)
- Устройство для вибрационной обработки деталей резанием, содержащее режущий инструмент и систему подачи смазочно-охлаждающей технологической среды в зону резания на переднюю поверхность режущего инструмента, отличающееся тем, что оно снабжено вибратором, выполненным с возможностью создания колебания в диапазоне частот от 1 кГц до 40 кГц в направлении нормали к передней поверхности режущего инструмента, штоком и дополнительной вибрирующей пластиной, поверхность которой выполнена в виде продолжения передней поверхности режущего инструмента, соединенной с вибратором, при этом дополнительная вибрирующая пластина расположена таким образом, что зона контакта стружки с передней поверхностью режущего инструмента захватывает её часть, при этом шток с одной стороны связан с вибратором, а с другой - с дополнительной вибрирующей пластиной, воздействующей на подаваемую свободным поливом смазочно-охлаждающую технологическую среду.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013103392/02A RU2528583C1 (ru) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | Устройство для вибрационной обработки деталей резанием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013103392/02A RU2528583C1 (ru) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | Устройство для вибрационной обработки деталей резанием |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013103392A RU2013103392A (ru) | 2014-08-10 |
RU2528583C1 true RU2528583C1 (ru) | 2014-09-20 |
Family
ID=51354767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013103392/02A RU2528583C1 (ru) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | Устройство для вибрационной обработки деталей резанием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528583C1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107175467B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-11-12 | 北京理工大学 | 一种微深槽超声空化辅助铣削抛光复合加工方法及装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1342690A1 (ru) * | 1986-01-27 | 1987-10-07 | Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова | Способ обработки материалов резанием |
RU2364476C1 (ru) * | 2008-04-21 | 2009-08-20 | Нина Алексеевна Корюкина | Сборный режущий инструмент (варианты) |
RU2393066C1 (ru) * | 2008-12-25 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Резец для чистовой обработки |
RU117841U1 (ru) * | 2011-04-07 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для вибрационного резания цилиндрических деталей |
-
2013
- 2013-01-25 RU RU2013103392/02A patent/RU2528583C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1342690A1 (ru) * | 1986-01-27 | 1987-10-07 | Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова | Способ обработки материалов резанием |
RU2364476C1 (ru) * | 2008-04-21 | 2009-08-20 | Нина Алексеевна Корюкина | Сборный режущий инструмент (варианты) |
RU2393066C1 (ru) * | 2008-12-25 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Резец для чистовой обработки |
RU117841U1 (ru) * | 2011-04-07 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для вибрационного резания цилиндрических деталей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013103392A (ru) | 2014-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Prihandana et al. | Effect of low-frequency vibration on workpiece in EDM processes | |
CN102049531B (zh) | 一种高速连续超声径向振动切削方法及其实现装置 | |
CN102717115B (zh) | 一种弱刚度零件高速断续超声振动切削加工方法 | |
Peng et al. | Effect of vibration on surface and tool wear in ultrasonic vibration-assisted scratching of brittle materials | |
KR102182950B1 (ko) | 초음파 진동 부여구 및 초음파 가공 장치 | |
RU2661136C2 (ru) | Инструмент, станок и способ механической обработки заготовки | |
JP2006312223A (ja) | 切削加工装置、及び方法 | |
US2736144A (en) | thatcher | |
BR102013008817B1 (pt) | Processo e dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar | |
Dhanvijay et al. | Micromachining of ceramics by electrochemical discharge process considering stagnant and electrolyte flow method | |
CN205129105U (zh) | 一种面向非导电硬脆材料的微细高效加工装置 | |
RU2528583C1 (ru) | Устройство для вибрационной обработки деталей резанием | |
RU2510311C1 (ru) | Способ вибрационной обработки деталей резанием | |
Balamuth | Ultrasonic assistance to conventional metal removal | |
CN107175467B (zh) | 一种微深槽超声空化辅助铣削抛光复合加工方法及装置 | |
Koshimizu | Ultrasonic vibration-assisted cutting of titanium alloy | |
JP2002292501A (ja) | 楕円振動切削加工法 | |
JP2007216372A (ja) | 超音波加振ユニット・超音波加振テーブルユニット・超音波加振水槽ユニット・超音波加振ホーンユニット | |
RU117841U1 (ru) | Устройство для вибрационного резания цилиндрических деталей | |
JP2000218442A (ja) | 放電加工機及び放電加工のフラッシング方法 | |
Wu et al. | Modeling of grinding force in constant-depth-of-cut ultrasonically assisted grinding | |
JP2013236018A (ja) | ダイシング装置及びダイシング方法 | |
JP2013236018A5 (ru) | ||
RU2522864C2 (ru) | Способ электроэрозионной прошивки отверстий | |
RU2541331C2 (ru) | Способ вибрационного резания с образованием элементной стружки и вибрационный резец |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180126 |