RU2765554C1 - Device for turning the outer surface of an axisymmetric part - Google Patents

Abstract

FIELD: metalworking.

SUBSTANCE: invention relates to the field of metalworking and can be used for high-precision turning of the outer surfaces of axisymmetric parts, in particular for turning shafts on universal machines in manufacturing. A device for turning the outer surface of an axisymmetric part contains a tool holder with roughing and finishing cutters installed in the axial direction. These cutters are mounted with a constant offset in the axial direction. Both tool holders are equipped with integral elastic elements. The finishing cutter is set from the condition of removing the allowance equal to the size of the roughness protrusions of the machined surface from processing with a rough cutter. Between these cutters, a beam is installed, made with a built-in elastic element and ensuring the transmission of vibrations from the rough cutter to the finishing cutter. A hydraulic damper is installed parallel to the beam, which provides a phase shift of the finishing cutter relative to the rough cutter.

EFFECT: accuracy and quality of processing is increased by reducing the roughness and reducing the energy consumption of the clean turning process by using the energy of metal destruction in rough turning and high-frequency vibrations of the finishing cutter, equal to the frequency of chip lamelling.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки, в частности к обработке наружных поверхностей осесимметричных деталей на токарных станках. Известно устройство для одновременной черновой и чистовой обработки поверхностей тел вращения, содержащее два резца. Чистовой резец повернут относительно чернового резца и закреплен на оправке с возможностью угловой регулировки. [1].The present invention relates to the field of metalworking, in particular to the processing of the outer surfaces of axisymmetric parts on lathes. A device for simultaneous roughing and finishing of surfaces of bodies of revolution, containing two cutters. The finishing cutter is rotated relative to the roughing cutter and fixed on the mandrel with the possibility of angular adjustment. [one].

Недостатком данного устройства является невозможность плавного регулирования углового положения чистового резца в процессе резания в функции режимов точения. Регулирование углового положения резцов с помощью прокладок не позволяет осуществить непрерывную и плавную регулировку.The disadvantage of this device is the impossibility of smooth adjustment of the angular position of the finishing cutter during the cutting process as a function of turning modes. Adjusting the angular position of the cutters with spacers does not allow continuous and smooth adjustment.

Известно устройство для обработки внутренних поверхностей, выбранное в качестве прототипа, содержащее два резца, установленных на один и тот же диаметральный размер и смещенных в осевом направлении на величину, обеспечивающую снятие чистовым резцом гребешков, оставшихся после черного точения. Расчет величины смещения чистового резца рассчитывается по аналитической формуле предварительно. [2].A device for processing internal surfaces, selected as a prototype, containing two cutters installed on the same diametrical size and displaced in the axial direction by an amount that ensures the removal of the scallops left after black turning with a finishing cutter is known. The calculation of the offset value of the finishing cutter is calculated according to the analytical formula in advance. [2].

Недостатком данного устройства является сложность тонкой настройки чистового резца на чистовой размер-диаметр детали. Поверхность детали имеет тот же профиль шероховатости, что и при черновой обработке только меньше по высоте. В устройстве нет контроля за износом режущей части резца. Точность обработки не замеряется в процессе точения.The disadvantage of this device is the difficulty of fine-tuning the finishing cutter for the finishing size-diameter of the part. The surface of the part has the same roughness profile as in roughing, only less in height. The device does not control the wear of the cutting part of the cutter. Machining accuracy is not measured during the turning process.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности обработки и производительности с достижением следующих технических результатов: увеличение надежности работы инструмента за счет стабилизации высокочастотных колебаний инструмента, повышение точности и качества обработки путем снижения шероховатости и уменьшение энергоемкости процесса чистого точения за счет использования энергии разрушения металла на черновом точении и высокочастотных колебаний чистового резца, равной частоте ламелизации стружки.The task to be solved by the claimed invention is to increase the efficiency of processing and productivity with the achievement of the following technical results: increasing the reliability of the tool due to the stabilization of high-frequency vibrations of the tool, improving the accuracy and quality of processing by reducing roughness and reducing the energy intensity of the pure turning process through the use of metal destruction energy on rough turning and high-frequency oscillations of the finishing cutter, equal to the frequency of chip lamellarization.

Эта задача решается тем, что черновой и чистовой резцы установлены на один диаметральный размер и смещены в осевом направлении на постоянную величину. Оба резца оснащены встроенными упругими элементами и между ними в осевом направлении установлена балка с упругим элементом, передающая колебания от чернового резца чистовому. Параллельно балке установлен гидравлический демпфер, обеспечивающий сдвиг колебаний по фазе чистового резца относительно чернового. Чистовой резец установлен из условия снятия припуска, равного величине выступов шероховатости от обработки черновым резцом.This problem is solved by the fact that the roughing and finishing cutters are set to the same diametrical size and are displaced in the axial direction by a constant value. Both cutters are equipped with built-in elastic elements and a beam with an elastic element is installed between them in the axial direction, which transmits vibrations from the rough cutter to the finishing one. Parallel to the beam, a hydraulic damper is installed, which provides a phase shift of the finishing cutter relative to the rough cutter. The finishing cutter is set from the condition of removing the allowance equal to the size of the roughness protrusions from processing with a rough cutter.

Оснащение резцов упругими элементами позволяет колебаться в заданных пределах в функции сил резания и использовать в качестве источника высокочастотных колебаний сам процесс резания. Балка, связывающая два резца и оснащенная упругим элементом, позволяет передать энергию процесса резания и частоту колебаний чистовому резцу. Встроенный демпфер между резцами обеспечивает сдвиг по фазе колебаний чистового резца, что снижает уровень шероховатости при чистовом точении. При такой настройке резцов чистовой резец не копирует винтовую поверхность, оставленную черновым резцом, а срезает выступы от чернового резца H до величины H₁. Кроме того чистовой резец снимает малую стружку и усилия резания следовательно малы и упругие перемещения чистового резца минимальны, что приводит к повышению точности обработки.Equipping cutters with elastic elements makes it possible to fluctuate within specified limits as a function of cutting forces and use the cutting process itself as a source of high-frequency oscillations. A beam connecting two cutters and equipped with an elastic element allows transferring the energy of the cutting process and the oscillation frequency to the finishing cutter. The built-in damper between the cutters provides a phase shift of the oscillation of the finishing cutter, which reduces the level of roughness in fine turning. With this setting of the cutters, the finishing cutter does not copy the helical surface left by the rough cutter, but cuts off the protrusions from the rough cutter H to the value H ₁ . In addition, the finishing cutter removes small chips and the cutting forces are therefore small and the elastic movements of the finishing cutter are minimal, which leads to an increase in machining accuracy.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлен общий вид устройства для токарной обработки осесимметричных деталей, а на фиг. 2 схема образования шероховатости на обработанной поверхности.The present invention is illustrated by the drawings shown in Fig. 1 and 2. In FIG. 1 shows a general view of a device for turning axisymmetric parts, and Fig. 2 is a diagram of the formation of roughness on the treated surface.

Двухрезцовое устройство для токарной обработки осесимметричных деталей содержит черновой резец 1 с встроенным упругим элементом 2, чистовой резец 3 с встроенным упругим элементом 4, балку 5 с встроенным упругим элементом 6 и демпфер 7. Двухрезцовый блок закреплен в резцедержателе 8 относительно обрабатываемой детали 9. Профилограммы обработанной поверхности детали от чернового 10 и чистового точения 11.The two-cutter device for turning axisymmetric parts contains a rough cutter 1 with a built-in elastic element 2, a finishing cutter 3 with a built-in elastic element 4, a beam 5 with a built-in elastic element 6 and a damper 7. The two-cutter block is fixed in the tool holder 8 relative to the workpiece 9. workpiece surface from roughing 10 and finishing turning 11.

Двухрезцовое устройство работает следующим образом. Блок резцов настраивают по эталону образцу на заданные диаметры, закрепляют в резцедержателе станка и подводят к обрабатываемой детали. Первым включается в процесс резания черновой резец 1, а далее через расстояние L начинает работать чистовой резец 3. В каждый резец встроены упругие элементы 2 и 4 с упругими элементами а и b (фиг. 1). Резцы соединены балкой 5 с встроенным упругим элементом 6 выполненного в виде прямоугольника, что позволяет обоим резцам колебаться в плоскости YOX в одном направлении. Параллельно балке 5 между резцами 1 и 3 встроен демпфер 7, корпус которого закреплен на державке резца 3, а шток поршень крепится на державке резца 1.Dvuhryztsovy device works as follows. The block of cutters is adjusted according to the standard sample to the specified diameters, fixed in the tool holder of the machine and brought to the workpiece. The rough cutter 1 is included in the cutting process first, and then, after a distance L, the finishing cutter 3 starts working. Elastic elements 2 and 4 with elastic elements a and b are built into each cutter (Fig. 1). The cutters are connected by a beam 5 with a built-in elastic element 6 made in the form of a rectangle, which allows both cutters to oscillate in the YOX plane in the same direction. Parallel to the beam 5, between the cutters 1 and 3, a damper 7 is built in, the body of which is fixed on the cutter holder 3, and the piston rod is mounted on the cutter holder 1.

Чистовой резец 3 отстает по фазе от чернового резца 1, это происходит за счет работы демпфера 7, то осевое смещение чистового резца 3 относительно вершины чернового резца 1 происходит на угол β (угол запаздывания). Чистовой резец 3 не копирует винтовую поверхность, оставленную черновым резцом 1, а срезает вершины гребешков, оставляя на обработанной поверхности неровность высотой Н₁ меньшей неровности Н. Такая конструкция двух резцового блока позволяет колебаться чистовому резцу 3 в одном направлении с одинаковыми частотами.The finishing cutter 3 lags behind the roughing cutter 1 in phase, this is due to the operation of the damper 7, then the axial displacement of the finishing cutter 3 relative to the top of the roughing cutter 1 occurs at an angle β (delay angle). The finishing cutter 3 does not copy the helical surface left by the rough cutter 1, but cuts off the tops of the scallops, leaving an unevenness with a height H ₁ less than the unevenness H on the machined surface. This design of the two cutting unit allows the finishing cutter 3 to oscillate in the same direction with the same frequencies.

Использование конструкции двухрезцового устройства позволяет повысить производительность обработки, качество и точность обработанной поверхности, улучшить надежность работы инструмента и обеспечить стабильность форм и размеров в эксплуатационный период работы детали.The use of the design of a two-cutter device makes it possible to increase the productivity of processing, the quality and accuracy of the machined surface, improve the reliability of the tool and ensure the stability of shapes and sizes during the operational period of the part.

Источники информацииSources of information

1. А.С. СССР 319391 МПК B23b 29/031. A.S. USSR 319391 IPC B23b 29/03

2. А.С. СССР 397275 МПК B23b 29/032. A.S. USSR 397275 IPC B23b 29/03

Claims (1)

Устройство для токарной обработки наружной поверхности осесимметричной детали, содержащее резцедержатель с установленными в осевом направлении черновым и чистовым резцами, отличающееся тем, что указанные резцы установлены со смещением в осевом направлении на постоянную величину и снабжены встроенными упругими элементами, причем чистовой резец установлен из условия снятия припуска, равного величине выступов шероховатости обрабатываемой поверхности от обработки черновым резцом, при этом устройство снабжено балкой, установленной между указанными резцами, выполненной со встроенным упругим элементом и обеспечивающей передачу колебаний от чернового резца к чистовому, и гидравлическим демпфером, установленным параллельно балке из условия обеспечения сдвига колебаний по фазе чистового резца относительно чернового.A device for turning the outer surface of an axisymmetric part, containing a tool holder with rough and finishing cutters installed in the axial direction, characterized in that these cutters are installed with a constant offset in the axial direction and are equipped with built-in elastic elements, and the finishing cutter is installed from the condition of removing the allowance , equal to the value of the protrusions of the roughness of the machined surface from processing with a rough cutter, while the device is equipped with a beam installed between the indicated cutters, made with a built-in elastic element and ensuring the transmission of vibrations from the rough cutter to the finishing one, and a hydraulic damper installed parallel to the beam from the condition of ensuring vibration shear in phase of the finishing cutter relative to the rough cutter.

Images