RU2746729C1 - Vibration damping tool extension for deep drilling - Google Patents
Vibration damping tool extension for deep drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746729C1 RU2746729C1 RU2020126937A RU2020126937A RU2746729C1 RU 2746729 C1 RU2746729 C1 RU 2746729C1 RU 2020126937 A RU2020126937 A RU 2020126937A RU 2020126937 A RU2020126937 A RU 2020126937A RU 2746729 C1 RU2746729 C1 RU 2746729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- damping
- extension
- central hole
- inner insert
- vibration
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B51/00—Tools for drilling machines
- B23B51/04—Drills for trepanning
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к удлинителю для инструмента, имеющего функцию подавления вибраций при механической обработке стальных деталей, и может быть использовано при сверлении глубоких (глубиной до 12 номинальных диаметров отверстия) отверстий сверлами большого диаметра (от 45 до 270 мм).The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to an extension cord for a tool that has the function of suppressing vibrations during machining of steel parts, and can be used when drilling deep (up to 12 nominal hole diameters) holes with large diameter drills (from 45 to 270 mm).
Обработка резанием с помощью режущего инструмента, например, обработка глубоких отверстий, является сложной технологической задачей, при обработке необходимо учитывать многие параметры. Более того, при увеличении вылета инструмента, жесткость инструмента снижается, возникают вибрации, ухудшается шероховатость обрабатываемой поверхности и точность размера диаметра отверстия, возможно повреждение инструмента.Cutting with a cutting tool, for example, deep hole machining, is a complex technological task, many parameters must be taken into account when machining. Moreover, with an increase in the overhang of the tool, the rigidity of the tool decreases, vibrations occur, the roughness of the machined surface and the accuracy of the size of the hole diameter deteriorate, and damage to the tool is possible.
При установке режущего инструмента в шпиндель металлообрабатывающего станка в некоторых случаях требуется установка промежуточного демпфирующего устройства, предназначенного для ограничения вибраций инструмента. В случае вращающегося инструмента, например, сверла, вибрации могут быть вызваны сопротивлением, с которым сталкивается режущий инструмент при контакте с материалом заготовки. Вибрации также могут повлиять и на точность обработки детали. Промежуточное демпфирующее устройство позволяет компенсировать вибрации, которые могут создаваться вращающимся инструментом.When installing a cutting tool in the spindle of a metalworking machine, in some cases it is necessary to install an intermediate damping device designed to limit the vibration of the tool. In the case of a rotating tool such as a drill, vibration can be caused by the resistance that the cutting tool encounters when it comes into contact with the workpiece material. Vibrations can also affect the precision of the part. The intermediate damping device allows you to compensate for vibrations that can be generated by the rotating tool.
Промежуточное демпфирующее устройство представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого располагается цилиндрическая абсорбирующая масса с центральным отверстием, с расположенными на периферии абсорбирующей массы с центральным отверстием демпфирующими втулками и удерживаемая на месте набором демпфирующих колпачков. Основная функция абсорбирующей массы с центральным отверстием состоит в том, чтобы поглощать вибрации, возникающие при резании, и, в частности, сопротивление, с которым сталкивается режущий инструмент. Промежуточное демпфирующее устройство устанавливается на одной оси с осью вращения машины и инструмента.The intermediate damping device is a cylindrical body, inside which there is a cylindrical absorbent mass with a central hole, with damping bushings located on the periphery of the absorbent mass with a central hole and held in place by a set of damping caps. The main function of the center bore absorbent mass is to absorb vibration generated during cutting and, in particular, the resistance faced by the cutting tool. The intermediate damping device is installed on the same axis with the axis of rotation of the machine and tool.
Известен подвижный элемент для демпфирующей системы, включающий в себя абсорбирующую массу, расположенную в корпусе демпфирующей системы (патент на изобретение № US 2016305503 Α1, МПК B23Q 11/00, F16F 7/10, F16F 7/108, дата публикации 20.10.2016 г.).Known movable element for a damping system, including an absorbent mass located in the housing of the damping system (patent for invention No. US 2016305503 No. 1, IPC B23Q 11/00, F16F 7/10, F16F 7/108, publication date 20.10.2016. ).
Недостатком устройства является необходимость настройки степени демпфирования устройства под каждый конкретный случай обработки детали: изменять упругую твердость упругих элементов и предварительно сжимать их при сборке демпфирующей системы.The disadvantage of the device is the need to adjust the degree of damping of the device for each specific case of processing a part: to change the elastic hardness of elastic elements and pre-compress them when assembling the damping system.
Известен демпфер со свободным грузом в вязкой среде, представляющий собой цилиндрический груз, помещенный с определенным зазором в цилиндрической полости вблизи режущего конца инструмента (Губанов Г.А. Повышение эффективности автоматизированного производства аэродинамических моделей с применением разработанной системы демпфирующих устройств: дис. на соискание степени канд. техн. наук. - ФГУП ЦАГИ.: 2015. - Рисунок 3.39, 228 стр.).Known damper with a free load in a viscous medium, which is a cylindrical load placed with a certain gap in a cylindrical cavity near the cutting end of the tool (Gubanov G.A. Improving the efficiency of automated production of aerodynamic models using the developed system of damping devices: dis. technical sciences. - FSUE TsAGI .: 2015. - Figure 3.39, 228 pages).
Недостатком устройства является длительная настройка параметров державки с демпфером перед началом обработки режущим инструментом.The disadvantage of the device is the long-term adjustment of the parameters of the holder with a damper before starting machining with a cutting tool.
Таким образом, задачей предлагаемого изобретения является осуществление возможности сверления глубоких отверстий большого диаметра на проход при исключении резонансных вибраций.Thus, the object of the present invention is to implement the possibility of drilling deep holes of large diameter per passage while eliminating resonance vibrations.
Поставленная задача решается за счет того, что в удлинителе виброгасящем инструмента для глубокого сверления, включающем стальной корпус и демпфирующую систему, состоящую из внутренней вставки с центральным отверстием и колец из стали, внутренняя вставка с центральным отверстием длиной l и диаметром d, абсорбирующая вибрации, выполнена из металла с удельным весом больше чем у стали, между стальным корпусом удлинителя и вставкой с центральным отверстием расположена демпфирующая втулка, закрепленная на вставке винтом по середине длины вставки, а на концах внутренней вставки с центральным отверстием расположены два демпфирующих колпачка диаметром d1, причем, как демпфирующая втулка, так и демпфирующие колпачки выполнены из демпфирующего материала, выбранного из сплавов на основе железа с добавлением алюминия или марганца (Fe-Al, Fe-Mn), с удельной демпфирующей способностью Ψ от 0,2 до 0,4.The task is solved due to the fact that in the extension of the vibration-damping tool for deep drilling, which includes a steel body and a damping system consisting of an internal insert with a central hole and steel rings, an internal insert with a central hole of length l and diameter d, absorbing vibration, is made made of metal with a specific gravity greater than that of steel, between the steel body of the extension and the insert with a central hole there is a damping sleeve fixed to the insert with a screw in the middle of the insert length, and at the ends of the inner insert with a central hole there are two damping caps with a diameter d 1 , moreover, both the damping sleeve and the damping caps are made of a damping material selected from iron-based alloys with the addition of aluminum or manganese (Fe-Al, Fe-Mn), with a specific damping capacity of Ψ from 0.2 to 0.4.
Отношение внешнего диаметра d внутренней вставки с центральным отверстием, к внешнему диаметру D удлинителя виброгасящего составляет от 0,3 до 0,5 D, отношение длины l внутренней вставки с центральным отверстием к длине L удлинителя виброгасящего составляет от 0,4 до 0,6 L.The ratio of the outer diameter d of the inner insert with a central hole to the outer diameter D of the vibration damping extension is from 0.3 to 0.5 D, the ratio of the length l of the inner insert with a central hole to the length L of the vibration damping extension is from 0.4 to 0.6 L ...
Длина удлинителя виброгасящего составляет от 150 до 500 мм, диаметр центрального отверстия внутренней вставки с центральным отверстием составляет 2-6 мм.The length of the vibration damping extension is from 150 to 500 mm, the diameter of the central hole of the inner insert with the central hole is 2-6 mm.
Толщина стенки внутренней вставки с центральным отверстием составляет 4-8 мм.The wall thickness of the inner insert with a central hole is 4-8 mm.
Отношение внешнего диаметра демпфирующих колпачков к внешнему диаметру удлинителя виброгасящего составляет от 0,4 до 0,6.The ratio of the outer diameter of the damping caps to the outer diameter of the vibration damping extension is from 0.4 to 0.6.
Толщина демпфирующих колпачков составляет 12-25 мм, глубина захода внутренней вставки с центральным отверстием в демпфирующий колпачок составляет 5-15 мм.The thickness of the damping caps is 12-25 mm, the insertion depth of the inner insert with the central hole into the damping cap is 5-15 mm.
Демпфирующая втулка, демпфирующие колпачки и внутренняя вставка с центральным отверстием, поглощают вибрации инструмента, при этом имеют в качестве опоры наружный корпус удлинителя. При этом демпфирующая втулка, демпфирующие колпачки поглощают часть вибраций за счет свойств материала, из которого они выполнены, а часть вибраций поглощает внутренняя вставка с центральным отверстием, как абсорбирующая масса, за счет своего расположения в центре масс удлинителя виброгасящего инструмента для глубокого сверления.The damping bushing, damping caps and an inner insert with a central hole absorb tool vibrations, while supporting the outer body of the extension. In this case, the damping sleeve, damping caps absorb part of the vibrations due to the properties of the material from which they are made, and part of the vibrations is absorbed by the inner insert with a central hole, as an absorbing mass, due to its location in the center of mass of the extension of the vibration damping tool for deep drilling.
Отношение внешнего диаметра d внутренней вставки с центральным отверстием, к внешнему диаметру D удлинителя виброгасящего составляет от 0,3 до 0,5D, установленное экспериментальным путем, позволяет сохранить достаточную прочность удлинителя виброгасящего для глубокого сверления после установки вставки с центральным отверстием.The ratio of the outer diameter d of the inner insert with a central hole to the outer diameter D of the vibration damping extension is from 0.3 to 0.5D, established experimentally, allows you to maintain sufficient strength of the vibration damping extension for deep drilling after installing the insert with a central hole.
Отношение длины l внутренней вставки с центральным отверстием к длине L удлинителя виброгасящего, которое составляет от 0,4 до 0,6 L позволяет занять максимальный внутренний объем удлинителя виброгасящего внутренней вставкой с центральным отверстием.The ratio of the length l of the inner insert with a central hole to the length L of the vibration damping extension, which ranges from 0.4 to 0.6 L, allows the maximum internal volume of the vibration damping extension to be occupied by the internal insert with a central hole.
Диапазон длин удлинителя виброгасящего от 150 до 500 мм позволяет, в случае необходимости, набрать необходимую длину сверла или увеличивать длину сверла, по мере увеличения глубины просверливаемого отверстия.The range of vibration damping extension lengths from 150 to 500 mm allows, if necessary, to gain the required drill length or increase the drill length as the depth of the drilled hole increases.
Диапазон диаметров центрального отверстия внутренней вставки с центральным отверстием 2-6 мм, установленный экспериментальным путем, позволяет пропускать необходимое количество смазочно-охлаждающей жидкости в единицу времени.The range of diameters of the central hole of the inner insert with a central hole of 2-6 mm, established experimentally, allows passing the required amount of cutting fluid per unit of time.
Диапазон толщины стенки внутренней вставки с центральным отверстием 4-8 мм, установленный экспериментально рационален для того чтобы, с одной стороны, утяжелить центральную часть удлинителя виброгасящего и, с другой стороны, эффективнее уменьшать вибрации.The range of wall thickness of the inner insert with a central hole of 4-8 mm, established experimentally, is rational in order, on the one hand, to make the central part of the vibration damping extension heavier and, on the other hand, to more effectively reduce vibrations.
Диапазон толщины демпфирующих колпачков составляет 12-25 мм, установленный экспериментально, позволяет демпфирующим колпачкам эффективно поглощать вибрации, и занимать наименьшую длину внутри удлинителя виброгасящего.The range of thickness of the damping caps is 12-25 mm, established experimentally, allows the damping caps to effectively absorb vibrations and occupy the smallest length inside the vibration damping extension.
При диапазоне глубины захода внутренней вставки с центральным отверстием в демпфирующий колпачок 5-15 мм, внутренняя вставка с центральным отверстием имеет достаточную опорную поверхность в поперечном направлении.When the depth of insertion of the inner insert with a central hole into the damping cap is 5-15 mm, the inner insert with a central hole has a sufficient support surface in the transverse direction.
Изобретение иллюстрируется чертежами фиг. 1 и фиг. 2, гдеThe invention is illustrated in the drawings: FIG. 1 and FIG. 2, where
1, 8 - удлинитель виброгасящий;1, 8 - vibration damping extension;
2 - вставка с центральным отверстием;2 - insert with a central hole;
3 - набор демпфирующих колпачков;3 - a set of damping caps;
4 - демпфирующая втулка;4 - damping sleeve;
5 - винт;5 - screw;
6 - зажимной винт;6 - clamping screw;
7 - приводное кольцо.7 - drive ring.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
В центр внутренней вставки с центральным отверстием 2 (Фиг. 1) при помощи винта 5 закрепляется демпфирующая втулка 4, на торцы внутренней вставки с центральным отверстием 2 надеваются демпфирующие колпачки 3, и затем эта сборка устанавливается внутрь стального корпуса удлинителя виброгасящего 1.A
Демпфирующие колпачки за счет своей геометрии служат опорой для вставки с центральным отверстием и служат гасителями поперечных и продольных колебаний удлинителя виброгасящего.Damping caps, due to their geometry, serve as a support for the insert with a central hole and serve as absorbers of lateral and longitudinal vibrations of the vibration damping extension.
Два удлинителя 1, 8 (фиг. 2) соединяются между собой через внутренние отверстия круглого сечения корпуса одного удлинителя виброгасящего и наконечника второго удлинителя виброгасящего посадкой с зазором. Между удлинителями виброгасящими устанавливают промежуточное звено -приводное кольцо 7. Для предотвращения разъединения соединения «отверстие - вал» (выскальзывания одного удлинителя виброгасящего из другого) два зажимных винта 6 закрепляются с противоположных сторон через пару «корпус удлинителя- наконечник удлинителя» за приводным кольцом 7 ближе к шпинделю станка. Крутящий момент от одного удлинителя виброгасящего к другому передается через промежуточное звено - приводное кольцо 7, которое входит в зацепление с обоими удлинителями виброгасящими через шлицевое соединение. Зажимные винты 6 не проходят через приводное кольцо 7.Two
Собранное и закрепленное в шпиндель расточного станка сверло с определенной частотой вращается вокруг своей оси и получает определенную осевую подачу. Длину сверла определяет набор из удлинителей виброгасящих инструмента для глубокого сверления. Возникающие в процессе резания продольные и поперечные колебания гасятся при помощи, встроенной в устройство демпфирующей системы. В процессе резания через корпус устройства подается смазочно-охлаждающая жидкость.The drill, assembled and fixed in the spindle of the boring machine, rotates at a certain frequency around its axis and receives a certain axial feed. The drill length is determined by a set of vibration-damping tool extensions for deep drilling. Longitudinal and lateral vibrations arising during the cutting process are damped by a damping system built into the device. During the cutting process, a cutting fluid is supplied through the body of the device.
Процесс сверления отверстия продолжается до достижения устройством необходимого диаметра отверстия.The process of drilling the hole continues until the device reaches the required hole diameter.
Конструкция предлагаемого устройства для сверления глубоких отверстий большого диаметра вызвана практикой эксплуатации, а именно тем, что известные устройства для сверления отверстий имеют явный недостаток, заключающийся в том, что производительность сверления невелика, при сверлении глубоких отверстий большого диаметра возникают поперечные и продольные колебания устройства, которые могут вызвать поломку инструмента.The design of the proposed device for drilling deep holes of large diameter is caused by the practice of operation, namely, the fact that the known devices for drilling holes have a clear drawback, which is that the drilling performance is low, when drilling deep holes of large diameter, transverse and longitudinal vibrations of the device occur, which may damage the tool.
В результате применения данного устройства, благодаря демпфирующей системе, процесс обработки резанием осуществляется с заданными параметрами при значительном гашении вибраций и исключении резонансных вибраций.As a result of the use of this device, thanks to the damping system, the cutting process is carried out with the specified parameters with significant damping of vibrations and the elimination of resonance vibrations.
Кроме того, данное устройство позволяет сверлить отверстия на проход и, таким образом, значительно повысить производительность сверления.In addition, this device allows you to drill holes per pass and, thus, significantly increase the drilling performance.
А также, предлагаемое устройство позволяет гасить большую часть продольных и поперечных колебаний, исключить возникновение резонансных колебаний и, тем самым, появляется сверхсуммарный синергетический эффект, обусловленный снижением вибраций в 3,4-4 раза. Конструкция удлинителя виброгасящего позволяет получать суммарное снижение вибрации, значительно превышающее простую сумму от снижения вибрации каждым из элементов конструкции в случае других вариантов соединения элементов, что позволяет получать глубокие отверстия большого диаметра.And also, the proposed device allows you to extinguish most of the longitudinal and transverse vibrations, to exclude the occurrence of resonant vibrations and, thus, there is a super-cumulative synergistic effect due to a decrease in vibrations by 3.4-4 times. The design of the vibration damping extension allows you to obtain a total reduction in vibration, significantly exceeding the simple sum of the reduction of vibration by each of the structural elements in the case of other options for connecting the elements, which makes it possible to obtain deep holes of large diameter.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126937A RU2746729C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Vibration damping tool extension for deep drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126937A RU2746729C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Vibration damping tool extension for deep drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746729C1 true RU2746729C1 (en) | 2021-04-19 |
Family
ID=75521132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020126937A RU2746729C1 (en) | 2020-08-12 | 2020-08-12 | Vibration damping tool extension for deep drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2746729C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1278118A1 (en) * | 1985-02-25 | 1986-12-23 | Ленинградский Ордена Ленина И Ордена Красного Знамени Механический Институт | Versions of tool for working deep holes |
SU1495016A1 (en) * | 1987-10-13 | 1989-07-23 | Минское Специальное Конструкторское Бюро Автоматических Линий | Arrangement for guiding the tool and feeding lubricant-coolant in deep-drilling machines |
JP2005186240A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Hitachi Ltd | Vibration-proof tool holder |
RU118573U1 (en) * | 2012-02-27 | 2012-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | BORING DEVICE |
US20160305503A1 (en) * | 2013-12-05 | 2016-10-20 | Seco-E.P.B. | Movable element and a damping system |
-
2020
- 2020-08-12 RU RU2020126937A patent/RU2746729C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1278118A1 (en) * | 1985-02-25 | 1986-12-23 | Ленинградский Ордена Ленина И Ордена Красного Знамени Механический Институт | Versions of tool for working deep holes |
SU1495016A1 (en) * | 1987-10-13 | 1989-07-23 | Минское Специальное Конструкторское Бюро Автоматических Линий | Arrangement for guiding the tool and feeding lubricant-coolant in deep-drilling machines |
JP2005186240A (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Hitachi Ltd | Vibration-proof tool holder |
RU118573U1 (en) * | 2012-02-27 | 2012-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | BORING DEVICE |
US20160305503A1 (en) * | 2013-12-05 | 2016-10-20 | Seco-E.P.B. | Movable element and a damping system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100522426C (en) | Damping apparatus for the damping of vibrations | |
JP4648072B2 (en) | Tool with damper and method of manufacturing impeller or guide vane of fluid machine using the same | |
RU2519192C2 (en) | Tool holder with damper | |
RU2556369C2 (en) | Vibration dampening machinery | |
CN104607706B (en) | Anti-vibration milling cutter toolbar based on eddy current damping effect | |
KR102325174B1 (en) | Blades, tools and methods for grooving metal workpieces | |
CN104607704B (en) | A kind of impact damper system formula cutter bar of milling cutter | |
KR101332467B1 (en) | Anti-vibration structure of cutting tool | |
US8430610B2 (en) | Fluttering prevention device for working machine | |
CA2232561C (en) | Noise elminating adaptor for a cutting tool | |
RU2746729C1 (en) | Vibration damping tool extension for deep drilling | |
JP2005199391A (en) | Vibration isolating tool holder | |
CN204430390U (en) | A kind of impact damper system formula cutter bar of milling cutter | |
CN108620650B (en) | Variable cross-section vibration reduction horizontal milling cutter | |
KR102302962B1 (en) | Processing tool with vibration reducing structure of processing load | |
CN212704753U (en) | Inverted damping cylinder inner hole finish reaming special machine | |
KR101520542B1 (en) | Anti-vibration Structure of cutting tool | |
US5440949A (en) | Workpiece mandrel with axially moving dynamic balancer | |
TWM538855U (en) | Vibration reducing device for knife bar | |
RU182839U1 (en) | Vibration damper | |
RU2707454C1 (en) | Antivibration holder | |
CN113202904A (en) | Vibration buffering device for large machine tool | |
CN217475487U (en) | Numerical control lathe cutter bidirectional shock absorber based on electrorheological fluid | |
CN220028703U (en) | Vibration-damping turning tool | |
US20240035543A1 (en) | Damper devices, machine tools and method of assembling damper device |