RU2539539C2 - Способ сверления глубокого отверстия в детали - Google Patents
Способ сверления глубокого отверстия в детали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539539C2 RU2539539C2 RU2013122470/02A RU2013122470A RU2539539C2 RU 2539539 C2 RU2539539 C2 RU 2539539C2 RU 2013122470/02 A RU2013122470/02 A RU 2013122470/02A RU 2013122470 A RU2013122470 A RU 2013122470A RU 2539539 C2 RU2539539 C2 RU 2539539C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- hole
- detail
- axis
- supports
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling And Boring (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении глубоких отверстий с использованием балансиров. Способ включает установку детали в опорах и сверление в ней отверстия с использованием балансиров. Используемые балансиры закрепляют на упругих подвесах и устанавливают на детали на половине расстояния между каждой из соседних пар опор. Жесткость упругого подвеса и массу каждого используемого балансира рассчитывают из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира. Сверление производят непрерывно на всю глубину обрабатываемого отверстия детали. Уменьшается увод оси сверла относительно оси отверстия за счет непрерывной компенсации неравномерности твердости детали в процессе сверления, повышается качество сверления глубоких отверстий. 2 табл., 2 ил., 1 пр.
.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, в частности к способам сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси, при этом глубокими считаются отверстия, у которых l/d0>5, l - длина отверстия, a d0 - диаметр отверстия.
Известен способ обработки отверстий больших диаметров в длинномерных цилиндрических изделиях (см. патент RU №2279330 С2, МПК В23В 35/00, опубл. 10.07.2006). Для повышения качества обработанной поверхности в обрабатываемое отверстие заводят направляющую штангу, которую центрируют и фиксируют. Перед обработкой к ней прикладывают в осевом направлении усилие растяжения, которое поддерживают в течение всего процесса обработки отверстия. Обработку отверстия осуществляют при вращении изделия и осевом перемещении стебля с инструментальной головкой по посадке скольжения по принудительно растянутой направляющей штанге.
Однако при увеличении длины обрабатываемого отверстия до 4000 мм и более в большей степени проявляется влияние таких дестабилизирующих факторов, как продольная неустойчивость (жесткость) стебля, ошибка в направлении инструмента, несовершенство его конструкции, неравномерность твердости обрабатываемого материала, нерациональная технология, которые приводят к дисбалансу системы, увеличивая величину увода оси отверстия. Необходимо максимально снизить влияние этих факторов, путем непрерывной компенсации дисбаланса системы.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту, т.е. прототипом, является способ сверления глубокого отверстия в детали, который включает сверление с использованием балансира (см. патент RU №2421302 С1, МПК В23В 35/00, опубл. 20.06.2011). При этом до начала процесса сверления дополнительно определяют неравномерность твердости материала по сечениям заготовки детали вдоль ее геометрической оси и по полученным значениям твердости разрабатывают модель распределения механических свойств, в соответствии с которой задают установку балансира.
Существенным недостатком указанного способа является то, что, для компенсации неоднородной твердости материала заготовки и для предотвращения увода оси, заданную глубину отверстия разбивают на несколько частей и перед каждым последующим участком обработку сверлением прерывают для осуществления проверки и корректировки правильности установки балансира, что приводит к резкому снижению скорости и, следовательно, ухудшению качества поверхности. Так как компенсацию увода оси осуществляют по участкам, то в целом такой способ обработки приводит к дополнительным погрешностям, а именно к отклонению от прямолинейности оси.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении качества сверления глубокого отверстия.
Технический результат - уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия, за счет непрерывной компенсации неравномерности твердости детали в процессе сверления.
Указанный технический результат достигают тем, что способ сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси включает установку детали в опорах и сверление в ней отверстия с использованием балансиров, а используемые балансиры закрепляют на упругих подвесах и устанавливают на детали на половине расстояния между каждой из соседних пар опор, при этом жесткость упругого подвеса и массу каждого используемого балансира рассчитывают из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира, а сверление производят непрерывно на всю глубину обрабатываемого отверстия детали.
Непрерывное сверление с использованием балансиров, установленных на детали, на половине расстояния между каждой из соседних пар опор обеспечивает воздействие балансиров на максимальную амплитуду нежелательных колебаний и сохранение постоянства скорости резания.
Расчет жесткости упругого подвеса и массы каждого используемого балансира из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира, закрепленного на упругом подвесе обеспечивает гашение нежелательных колебаний детали, вызванных ее дисбалансом из-за неравномерности сил резания, возникающей по причине наличия неравномерности твердости материала заготовки по сечениям, а, следовательно, и уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия детали
Наличие указанных отличительных признаков обеспечивает уменьшение увода и отклонения от прямолинейности оси отверстия.
На фиг. 1 изображена схема сверления с установленными балансирами; на фиг. 2 изображен установленный на детали набор балансиров по виду А на фиг. 1.
В таблице 1 представлены примеры значений при определении твердости материала, в таблице 2 - примеры значений уводов осей и компенсаций уводов при различных параметрах балансиров.
Способ сверление глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси осуществляется следующим образом. Перед началом сверления заготовку детали 1 (фиг. 1), устанавливают в опорах 2, например, в люнетах. Далее по назначенным режимам обработки определяют угловую скорость со вращения детали 1. Из равенства ω=ω0, рассчитывают жесткость с упругого подвеса 3 и массу m балансира 4 (фиг. 1, фиг. 2) по известной формуле (см., например, ″Вибрации в технике″ под ред. К.В. Фролова, М: ″Машиностроение″. Том 6. 1981 г. стр. 172), где c - жесткость упругого подвеса 3 балансира 4, m - масса балансира 4, ω0 - частота собственных колебаний балансира 4 закрепленного на упругом подвесе 3, равная угловой скорости ω вращения детали 1. Жесткость упругого подвеса 3 балансира 4 с рассчитывают по известной формуле (см., например, книга Н.М. Беляева ″Сопротивление материалов″ М. ″Физматгиз″. 1962 г. стр. 356). Далее задают установку балансиров 4 на детали 1 на половине расстояния между каждой из соседних пар опор 2. В результате определения параметров балансира 4 получают соответствующий набор 5 балансиров (фиг. 2). Устанавливают набор 5 балансиров 4, закрепленных на упругих подвесах 3 на деталь 1 на половине расстояния между каждой из соседних пар опор 2 и производят непрерывное сверление на всю глубину обрабатываемого отверстия.
При послеоперационном контроле отверстий увод оси сверла относительно оси отверстия измеряют устройством контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий (см. А.с. СССР 1042955, МПК 3 B23Q 15/04) и рассчитывают компенсацию увода , где Δa компенсация увода, а б увод оси сверла относительно оси отверстия при сверлении по предлагаемому способу, a 0 увод оси сверла относительно оси отверстия при сверлении без применения предлагаемого способа. При этом значение компенсации увода Δa≥1,2 соответствует уменьшению увода оси сверла относительно оси отверстия на 20% и более.
Реализацию предлагаемого способа рассмотрим поэтапно на конкретном примере. Перед началом сверления заготовку детали 1 (фиг. 1), в виде прутка из стали 20Х13 размером Ø70×5100 мм с неравномерным распределением твердости, например, таким как в таблице 1 устанавливают в трех опорах 2, так чтобы расстояние между ними составляло 2500 мм. Твердость материала заготовки была измерена в четырех диаметрально расположенных точках девяти сечений для доказательства наличия неоднородности сравнимой с прототипом. Далее по назначенным режимам обработки определяют угловую скорость ω вращения детали 1, например, для скорости резания V=50 м/мин и подачи s=0,5 мм/об-ω=55,56 рад/с (см. таблица 2). Для определенной величины ω=ω0, рассчитывают жесткость с упругого подвеса 3 и массу m балансира 4 и получают соответствующий набор 5 балансиров 4 (фиг.2). Устанавливают набор 5 балансиров 4, подвешенных на упругих подвесах 3, например, с параметрами с=3314 Н/м, m=1 кг на расстояние 1250 мм между каждой парой опор 2 и производят непрерывное сверление на всю глубину обрабатываемого отверстия.
Затем производят измерение увода оси сверла относительно оси отверстия а б (см. А.с. СССР 1042955) для данного примера а б=264 мкм и рассчитывают компенсацию увода Δа с учетом значения а 0=300 мкм, которое для приведенного примера было определено при обработке детали, аналогичной детали 1, которая обрабатывалась без применения предложенного способа. Для выбранных параметров балансира 4 и детали 1 степень точности отверстия по прямолинейности при сверлении без балансира соответствует пятнадцатой, а в результате осуществления предложенного способа точность повысили до четырнадцатой (см. ГОСТ 24643-81).
Таблица 1 | ||||||||
Расстояние до сечений, в которых производится измерение твердости, мм | ||||||||
300 | 900 | 1500 | 2100 | 2700 | 3300 | 3900 | 4500 | 5100 |
Значение твердости в четырех точках двух взаимно перпендикулярных сечений, НВ | ||||||||
210 | 220 | 220 | 230 | 232 | 230 | 225 | 229 | 225 |
210 | 218 | 215 | 218 | 211 | 210 | 212 | 211 | 210 |
215 | 200 | 195 | 195 | 191 | 192 | 191 | 189 | 189 |
210 | 215 | 211 | 214 | 209 | 210 | 211 | 211 | 215 |
Таблица 2 | |||||||||||
Угловая скорость вращения детали ω, рад/ с | |||||||||||
55,56 | |||||||||||
Масса балансира m, кг | |||||||||||
1 | 1,5 | 0,91 | 0,75 | 0,76 | 0,7 | 0,6 | 0,6 | 0,48 | 0,5 | 1,5 | 1,2 |
Жесткость упругого подвеса балансира с, Н/м | |||||||||||
3314 | 4511 | 2652 | 2302 | 2357 | 2062 | 1767 | 1842 | 1473 | 1473 | 4511 | 3683 |
Увод оси отверстия при сверлении без применения предлагаемого способа а 0, мкм | |||||||||||
300 | |||||||||||
Увод оси отверстия при сверлении по предлагаемому способу а б, мкм | |||||||||||
264 | 272 | 271 | 271 | 267 | 269 | 267 | 275 | 292 | 264 | 284 | 292 |
Компенсация увода Δа | |||||||||||
1,20 | 1,20 | 1,23 | 1,24 | 1,24 | 1,25 | 1,26 | 1,26 | 1,28 | 1,30 | 1,50 | 1,20 |
Для приведенного примера Δа=1,2 т.е. достигнуто уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия на 20%. Для всех приведенных значений параметров сит балансира также достигнуто уменьшение увода оси, чему соответствует значение компенсации увода Δа≥1,2.
Данный способ обеспечивает уменьшение увода оси сверла относительно оси отверстия, уменьшение отклонения от прямолинейности за счет непрерывной компенсации неравномерности твердости детали в процессе сверления и позволяет повысить точность изготовления отверстия на один квалитет.
Claims (1)
- Способ сверления глубокого отверстия в детали вдоль ее геометрической оси, включающий установку детали в опорах и сверление в ней отверстия с использованием балансиров, отличающийся тем, что используемые балансиры закрепляют на упругих подвесах и устанавливают на детали на половине расстояния между каждой из соседних пар опор, при этом жесткость упругого подвеса и массу каждого используемого балансира рассчитывают из условия равенства угловой скорости вращения детали, определяемой в зависимости от заданных режимов обработки, и частоты собственных колебаний балансира, а сверление производят непрерывно на всю глубину обрабатываемого отверстия детали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122470/02A RU2539539C2 (ru) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Способ сверления глубокого отверстия в детали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122470/02A RU2539539C2 (ru) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Способ сверления глубокого отверстия в детали |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013122470A RU2013122470A (ru) | 2014-11-20 |
RU2539539C2 true RU2539539C2 (ru) | 2015-01-20 |
Family
ID=53288652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013122470/02A RU2539539C2 (ru) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Способ сверления глубокого отверстия в детали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539539C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU173682U1 (ru) * | 2016-12-20 | 2017-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Гаситель колебаний детали при обработке глубоких отверстий |
RU2658769C2 (ru) * | 2016-03-22 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ обработки глубоких отверстий |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1346349A1 (ru) * | 1985-10-22 | 1987-10-23 | Ленинградский механический институт им.Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф. | Способ растачивани глубоких отверстий |
SU1808500A1 (en) * | 1991-04-05 | 1993-04-15 | Sp K B Almazno Rastochnykh I R | Method for machining holes |
RU2279330C2 (ru) * | 2004-03-10 | 2006-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" (ОАО ВНИТИ) | Способ обработки отверстий больших диаметров в длинномерных цилиндрических изделиях |
US7794183B2 (en) * | 2007-01-25 | 2010-09-14 | The Boeing Company | Burrless flexible track drilling system and method having counterweight tool balancing system |
RU2421302C1 (ru) * | 2010-02-15 | 2011-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Дефорт" | Способ сверления глубокого отверстия в детали |
UA66209U (ru) * | 2011-06-14 | 2011-12-26 | Кировоградский Национальный Технический Университет | Способ глубокого сверления |
-
2013
- 2013-05-15 RU RU2013122470/02A patent/RU2539539C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1346349A1 (ru) * | 1985-10-22 | 1987-10-23 | Ленинградский механический институт им.Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф. | Способ растачивани глубоких отверстий |
SU1808500A1 (en) * | 1991-04-05 | 1993-04-15 | Sp K B Almazno Rastochnykh I R | Method for machining holes |
RU2279330C2 (ru) * | 2004-03-10 | 2006-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" (ОАО ВНИТИ) | Способ обработки отверстий больших диаметров в длинномерных цилиндрических изделиях |
US7794183B2 (en) * | 2007-01-25 | 2010-09-14 | The Boeing Company | Burrless flexible track drilling system and method having counterweight tool balancing system |
RU2421302C1 (ru) * | 2010-02-15 | 2011-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Дефорт" | Способ сверления глубокого отверстия в детали |
UA66209U (ru) * | 2011-06-14 | 2011-12-26 | Кировоградский Национальный Технический Университет | Способ глубокого сверления |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658769C2 (ru) * | 2016-03-22 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ обработки глубоких отверстий |
RU173682U1 (ru) * | 2016-12-20 | 2017-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Гаситель колебаний детали при обработке глубоких отверстий |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013122470A (ru) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Özşahin et al. | Analysis and compensation of mass loading effect of accelerometers on tool point FRF measurements for chatter stability predictions | |
Matsuzaki et al. | Theoretical and experimental study on rifling mark generating phenomena in BTA deep hole drilling process (generating mechanism and countermeasure) | |
RU2539539C2 (ru) | Способ сверления глубокого отверстия в детали | |
Suzuki et al. | Design of irregular pitch end mills to attain robust suppression of regenerative chatter | |
Rowe | Rounding and stability in centreless grinding | |
RU2017134970A (ru) | Исполнительный механизм для резонансно-усиленного вращательного бурения | |
Mori et al. | Estimation of supporting fixture receptance for thin-walled milling | |
Mann et al. | Effects of controlled modulation on surface textures in deep-hole drilling | |
JP2017131974A (ja) | 設置機械のきさげ加工装置、および、設置機械のきさげ加工方法 | |
JP2010155303A (ja) | 深穴加工用先端工具のガイド部配置構造及びガイド部配置方法 | |
Kanase Sandip et al. | Improvement of Ra value of boring operation using passive damper | |
Schmitt et al. | An introduction to the vibration analysis for the precision honing of bores | |
CN115890336A (zh) | 一种用于深孔加工的定位钻孔方法 | |
Basile | Modeling transverse motions of a drill bit for process understanding | |
RU2658769C2 (ru) | Способ обработки глубоких отверстий | |
RU2421302C1 (ru) | Способ сверления глубокого отверстия в детали | |
Noma et al. | Ultrasonic vibration-assisted machining of chemically strengthened glass with workpiece bending | |
Kopač et al. | Dynamic instability of the hard turning process | |
RU2664997C1 (ru) | Дискретный инструмент для совмещенного шлифования | |
Frangoudis et al. | Experimental analysis of a machining system with adaptive dynamic stiffness | |
Zapciu et al. | Dynamic issues and procedure to obtain useful domain of dynamometers used in machine tool research aria | |
JP6365825B2 (ja) | 加工工具のサポート装置 | |
Оrgiyan et al. | Computation of shaping errors for fine boring of smooth and stepped holes | |
Оргіян et al. | Balancing spindles with tools for finishing and boring machines | |
RU173682U1 (ru) | Гаситель колебаний детали при обработке глубоких отверстий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160516 |