RU2779438C1 - Method and device for drilling a workpiece in an elastically stressed state. - Google Patents
Method and device for drilling a workpiece in an elastically stressed state. Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779438C1 RU2779438C1 RU2021133949A RU2021133949A RU2779438C1 RU 2779438 C1 RU2779438 C1 RU 2779438C1 RU 2021133949 A RU2021133949 A RU 2021133949A RU 2021133949 A RU2021133949 A RU 2021133949A RU 2779438 C1 RU2779438 C1 RU 2779438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- movable plate
- drilling
- stressed state
- hydraulic cylinder
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сверлении отверстий.The invention relates to mechanical engineering and can be used for drilling holes.
Известен способ скоростного сверления и устройство для его осуществления включающий врезание режущего инструмента с подвижно установленной кондукторной втулкой, сообщение ему осевой подачи (Патент RU, https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2534176&TypeFile=htmlC1, 27.11.2014, Бюл. № 33).There is a known method of high-speed drilling and a device for its implementation, including the insertion of a cutting tool with a movably mounted drill bushing, giving it an axial feed (Patent RU, https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2534176&TypeFile =htmlC1, November 27, 2014, Bulletin No. 33).
К недостаткам известного устройства относится низкая стойкость инструмента.The disadvantages of the known device is the low tool life.
Технической задачей является повышение стойкости инструмента.The technical task is to increase tool life.
Техническая задача достигается за счет того, что способ сверления заготовки в упруго напряженном состоянии, заключается в том, что заготовку подвергают упругой деформации нагрузкой равной пределу пропорциональности материала заготовки путем установки заготовки на подвижной плите, которая под действием гидроцилиндра сближается по четырем колоннам, как по направляющим, к неподвижной плите до срабатывания концевых выключателей, которые настроены на размер для создания упруго напряжённого состояния заготовки, после окончания процесса сверления усилие на гидроцилиндре снимают, и подвижная плита возвращается в исходное положение под действием пружин.The technical problem is achieved due to the fact that the method of drilling a workpiece in an elastically stressed state consists in the fact that the workpiece is subjected to elastic deformation by a load equal to the proportionality limit of the workpiece material by installing the workpiece on a movable plate, which, under the action of a hydraulic cylinder, approaches along four columns, as if along guides. , to the fixed plate until the limit switches are activated, which are set to the size to create an elastically stressed state of the workpiece, after the end of the drilling process, the force on the hydraulic cylinder is removed, and the movable plate returns to its original position under the action of the springs.
Поставленная задача также достигается тем, что устройство сверления заготовки в упруго напряженном состоянии состоит из основания, которое крепится на столе станка, на котором в свою очередь, закреплены четыре колонны, на колоннах расположены неподвижная плита и подвижная плита, приводимая в действие гидроцилиндром, который установлен на неподвижной плите, также на ней расположены концевые выключатели, а между плитами установлены заготовка и пружины.The task is also achieved by the fact that the device for drilling the workpiece in an elastically stressed state consists of a base, which is mounted on the machine table, on which, in turn, four columns are fixed, a fixed plate and a movable plate are located on the columns, driven by a hydraulic cylinder, which is installed on a fixed plate, limit switches are also located on it, and a workpiece and springs are installed between the plates.
Техническая сущность и принцип действия предложенного способа и устройства поясняются чертежами фиг. 1 где изображена схема устройства сверления заготовки в упруго напряженном состоянии, фиг. 2 - распределение в заготовке линий максимальных значений главного напряжения (МПа) в начальный момент времени, фиг. 3 - распределение в заготовке линий максимальных значений главного напряжения (МПа) в процессе сверления, на глубине: а) 1,5 мм; б) 5 мм; в) 8 мм; г) 9,5 мм.The technical essence and principle of operation of the proposed method and device are illustrated by the drawings of FIG. 1 which shows a diagram of a device for drilling a workpiece in an elastically stressed state, Fig. 2 - distribution in the workpiece of lines of maximum values of the main stress (MPa) at the initial moment of time, fig. 3 - distribution in the workpiece of lines of maximum values of the main stress (MPa) during drilling, at a depth of: a) 1.5 mm; b) 5 mm; c) 8 mm; d) 9.5 mm.
Способ сверления заготовки в упруго напряжённом состоянии заключается в том, что образец подвергают упругой деформации нагрузкой, равной пределу пропорциональности материала заготовки, то есть при снятии нагрузки размеры заготовки остаются прежними, а во время обработки заготовка находится в напряженном состоянии, что способствует уменьшению сил резания, затрачиваемых на разрушения материала в зоне резания, что в свою очередь повышает стойкость инструмента.The method of drilling a workpiece in an elastically stressed state consists in the fact that the sample is subjected to elastic deformation by a load equal to the limit of proportionality of the workpiece material, that is, when the load is removed, the dimensions of the workpiece remain the same, and during processing the workpiece is in a stressed state, which helps to reduce cutting forces, spent on the destruction of the material in the cutting zone, which in turn increases tool life.
При этом устройство состоит из основания 1, которое крепится на столе станка, на котором закреплены четыре колонны 2, на которых расположены подвижная плита 3 и неподвижная плита 4, приводимая в действие гидроцилиндром 5, при этом между подвижной плитой 3 и неподвижной плитой 4 устанавливается заготовка 6 под сменным кондуктором 7. При сверлении подвижная плита 3 под действием гидроцилиндра 5 сближается по четырем колоннам 2, как по направляющим, к неподвижной плите 4 до срабатывания концевых выключателей 8, которые настроены на размер, позволяющий создать упруго напряженное состояние заготовки 6. После процесса сверления усилие на гидроцилиндре 5 снимают, и подвижная плита 3 возвращается в исходное положение под действием пружин 9.In this case, the device consists of a
Устройство работает следующим образом, заготовка 6 устанавливается на подвижную плиту 3 и посредством гидроцилиндра 5 по направляющим четырем колоннам 2 прижимается к неподвижной плите 4, до срабатывания концевых выключателей 8. При этом срабатывание концевых выключателей 8 настроено таким образом, что образец подвергают упругой деформации нагрузкой, равной пределу пропорциональности материала заготовки, то есть при снятии нагрузки размеры заготовки остаются прежними, а во время обработки заготовка находится в напряженном состоянии, что способствует уменьшению сил резания, затрачиваемых на разрушения материала в зоне резания, что в свою очередь повышает стойкость инструмента. После снятия нагрузки заготовку удаляют и процесс повторяется заново.The device operates as follows, the
Для описания изменения зоны предварительного упруго напряженного состояния обрабатываемого материала на различной глубине сверления, без учета напряжений, создаваемых сверлом в процессе работы, было выполнено на основе моделирования процесса сверления сквозного отверстия диаметром 3 мм в среде конечно-элементного анализа DEFORM-3D. В качестве материала заготовки использовался алюминиевый сплав AL-3003 (АМц по ГОСТ 4784-97), наружный диаметр заготовки и её высоту принимали равным 10 мм. Упруго напряженное состояние заготовки осуществлялось путем перемещения вниз верхней кондукторной плиты на величину 0,2 мм.To describe the change in the zone of the preliminary elastically stressed state of the material being processed at different drilling depths, without taking into account the stresses created by the drill during operation, it was performed on the basis of modeling the process of drilling a through hole with a diameter of 3 mm in the DEFORM-3D finite element analysis environment. Aluminum alloy AL-3003 (AMts according to GOST 4784-97) was used as the workpiece material, the outer diameter of the workpiece and its height were taken equal to 10 mm. The elastically stressed state of the workpiece was carried out by moving the upper conductor plate down by 0.2 mm.
На фигуре 2 показано распределение линий максимальных значений главных напряжений (МПа) после создания в материале заготовке предварительного упруго-напряженного состояния. Наибольшие значения максимальных главных напряжений (>90 МПа) достигаются в заготовке в области расположения отверстия кондуктора на глубине до 0,5 мм, где будет происходить контакт сверла с заготовкой при его врезании и последующей работы, а также с противоположной стороны заготовки в месте будущего выхода сверла. Таким образом, можно утверждать, что деформированием заготовки кондуктором с отверстием позволяет создать на начальном этапе в зоне обработки предварительное упруго напряженное состояние обрабатываемого материала.The figure 2 shows the distribution of lines of maximum values of the principal stresses (MPa) after the creation of a preliminary elastically stressed state in the workpiece material. The highest values of maximum principal stresses (>90 MPa) are achieved in the workpiece in the area of the conductor hole at a depth of up to 0.5 mm, where the drill will contact the workpiece during its insertion and subsequent work, as well as on the opposite side of the workpiece at the place of the future exit drill. Thus, it can be argued that by deforming the workpiece with a jig with a hole, it is possible to create a preliminary elastically stressed state of the material being processed at the initial stage in the processing zone.
На фигуре 3 показано распределение в заготовке линий максимальных значений главных напряжений (МПа) на глубине сверления: 1,5; 5; 8 и 9,5 мм.The figure 3 shows the distribution in the workpiece lines of maximum values of principal stresses (MPa) at the drilling depth: 1.5; 5; 8 and 9.5 mm.
Видно, что в процессе продвижения сверла в глубь заготовки, зона наибольших значений максимального главного напряжения, с глубиной до 0,5 мм, будет также так же перемещаться в глубь материала и располагаться за поверхностью дна формируемого отверстия. Это связано, прежде всего, с тем, что дно отверстия, имеющее коническую форму, выступает в качестве концентратора напряжений.It can be seen that in the process of moving the drill into the depth of the workpiece, the zone of the highest values of the maximum principal stress, with a depth of up to 0.5 mm, will also move into the depth of the material and be located behind the surface of the bottom of the hole being formed. This is primarily due to the fact that the bottom of the hole, which has a conical shape, acts as a stress concentrator.
Исходя из полученных результатов, можно утверждать, что при сверлении отверстий малого диаметра упруго-напряженное состояние обрабатываемого материала будет сохраняться в зоне резания на протяжении всего времени обработки, обеспечивая уменьшение осевой составляющей силы резания при сверлении и тем самым повышая стойкость инструмента.Based on the results obtained, it can be argued that when drilling holes of small diameter, the elastically stressed state of the material being processed will remain in the cutting zone throughout the entire processing time, ensuring a decrease in the axial component of the cutting force during drilling and thereby increasing tool life.
С целью исследования влияния предварительного упруго напряжённого состояния заготовок из цветных металлов и сплавов на стойкость сверл были проведены ряд экспериментов, в рамках которых одной группой свёрл выполнялось сверление заготовок из латуни марки Л59 в обычном состоянии, а другой группой свёрл сверление в заковках после создания в материале предварительного упруго напряженного состояния. Использовались свёрла диаметром 1,3 мм, толщина заготовок составляла 10 мм. Обработка выполнялась на фрезерном стенке Wabeco CC-F1200 на следующих режимах: число оборотов 2100 об/мин; подача 100 мм/мин (0,048 мм/об). Стойкость свёрл оценивали количеством отверстий, которое сверло обработает до его поломки. In order to study the effect of the preliminary elastically stressed state of workpieces made of non-ferrous metals and alloys on the durability of drills, a number of experiments were carried out, in which one group of drills drilled workpieces from L59 brass in the normal state, and another group of drills drilled in forgings after being created in the material. preliminary elastically stressed state. Drills with a diameter of 1.3 mm were used, the thickness of the blanks was 10 mm. Processing was carried out on a Wabeco CC-F1200 milling wall in the following modes: speed 2100 rpm; feed 100 mm/min (0.048 mm/rev). The durability of the drills was evaluated by the number of holes that the drill will process before it breaks.
Результаты экспериментального исследования влияния предварительного упруго напряженного состояния заготовок из цветных металлов и сплавов на стойкость сверл показаны в табл. 1The results of an experimental study of the effect of a preliminary elastically stressed state of workpieces made of non-ferrous metals and alloys on the durability of drills are shown in Table. one
Результаты экспериментального исследованияTable 1
Results of the pilot study
Анализ полученных данных показывает, что создание предварительного упруго напряжённого состояния при сверлении отверстий в заготовках из цветных металлов и сплавов позволяет повысить стойкость свёрл, в среднем на 50 %.An analysis of the obtained data shows that the creation of a preliminary elastically stressed state when drilling holes in workpieces made of non-ferrous metals and alloys makes it possible to increase the durability of drills by an average of 50%.
Данное изобретение способствует уменьшению сил резания, затрачиваемых на разрушения материала в зоне резания, что в свою очередь повышает стойкость инструмента.This invention helps to reduce the cutting forces expended on the destruction of the material in the cutting zone, which in turn increases tool life.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2779438C1 true RU2779438C1 (en) | 2022-09-07 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2279330C2 (en) * | 2004-03-10 | 2006-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" (ОАО ВНИТИ) | Method for working large-diameter openings in elongated cylindrical articles |
US20120107062A1 (en) * | 2009-04-28 | 2012-05-03 | Arts | Drilling head with axial vibrations |
CN202527742U (en) * | 2012-04-06 | 2012-11-14 | 健雄职业技术学院 | Drilling tool of barrel type piece radial hole |
RU2534176C1 (en) * | 2013-04-09 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method of high-rpm drilling and device to this end |
RU2689835C1 (en) * | 2018-11-06 | 2019-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Device for supplying pulses of electric current to cutting zone during turning of metals |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2279330C2 (en) * | 2004-03-10 | 2006-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма по внедрению научных и инженерно-технических инноваций" (ОАО ВНИТИ) | Method for working large-diameter openings in elongated cylindrical articles |
US20120107062A1 (en) * | 2009-04-28 | 2012-05-03 | Arts | Drilling head with axial vibrations |
CN202527742U (en) * | 2012-04-06 | 2012-11-14 | 健雄职业技术学院 | Drilling tool of barrel type piece radial hole |
RU2534176C1 (en) * | 2013-04-09 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method of high-rpm drilling and device to this end |
RU2689835C1 (en) * | 2018-11-06 | 2019-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Device for supplying pulses of electric current to cutting zone during turning of metals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5427491B2 (en) | Deburring method and apparatus | |
US2419862A (en) | Method of and apparatus for punching by transfer means | |
RU2779438C1 (en) | Method and device for drilling a workpiece in an elastically stressed state. | |
US5400682A (en) | Method of side-cutting by turret punch press | |
JP7448972B2 (en) | Method and apparatus for material forming and/or cutting | |
CN210549662U (en) | Drilling machine | |
JP6591607B1 (en) | Cutter exchange arm of cutter changer of processing machine | |
JP2020199508A (en) | Processing method and machine tool | |
CN116038373A (en) | Speed reducer shell machining tool and machining process thereof | |
JP7436770B1 (en) | Rock splitting tool and crushing method using the tool | |
JP7386551B2 (en) | Improving material forming | |
CN110961688B (en) | Clamp center hole drilling machine | |
CN108526634A (en) | The machine and method that spark erosion for gear pump is processed | |
JP3083975B2 (en) | Pretreatment method for core removal of aluminum castings | |
JP2001276952A (en) | Forging machine using floating hammer | |
JP2018167313A (en) | Chamfering method, and die | |
CN115502478B (en) | Connecting rod clamping mechanism with vibration slag shaking function | |
CN212526124U (en) | Double-station hole groove machining equipment | |
CN212577587U (en) | Feeding device convenient for lathe punching | |
JP4272952B2 (en) | Bearing hole machining method for bearing frame in hoisting machine | |
JP4609790B2 (en) | Internal broaching method | |
WO2023145331A1 (en) | Pressing device, pressing method, and machining tool for pressing | |
JP4540370B2 (en) | Broach and broaching device | |
JPH0357294Y2 (en) | ||
JP2005246566A (en) | Broaching device |