Резец для вибрационного резания
CUTTER FOR VIBRATION CUTTING

Изобретение относится к области металлообработки, в частности, для обработки длинномерных маложестких осесимметричных тел вращения.
Известен резец, содержащий режущую пластину, закрепленную на державке с опорной поверхностью и двумя продольными сквозными пазами, в которых установлена пластина с ребрами, размещенными с натягом в продольных пазах державки под углом 45-60° к опорной поверхности державки [Авторское свидетельство СССР №1342604, кл. В23В 27/00, 1987].
Недостатками данного устройства являются трудность регулировки, нетехнологичность изготовления.
Известен режущий инструмент, содержащий корпус с опорной плоскостью и резец, закрепленный на нем при помощи оси и штифта, размещенных в отверстиях корпуса и резца [Авторское свидетельство СССР №1468668, кл. В23В 27/00, 1989].
Недостатками данного устройства являются виброударный характер процесса резания из-за сопротивления силам резания только сил трения, без сил упругости, сложность и дискретность регулировки.
Известен резец, содержащий головку и тело с прорезью П-образной формы [Авторское свидетельство СССР №1144776, кл. В23В 27/00, 1985].
Недостатками данного устройства являются неоптимальная форма паза, способствующая поперечным смещениям резца, невозможность регулировки во время обработки, сложность настройки.
Известен резец с прорезью, взятый за прототип, содержащий державку с П-образным продольным пазом клинообразной формы и клин [Авторское свидетельство СССР №1306650, кл. В23В 27/00, 1987].
Недостатками данного устройства являются необходимость ступенчатого регулирования параметров резца, а форма паза способствует поперечным смещениям режущей части и снижению точности обработки.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности обработки тел вращения с достижением следующих технических результатов: повышение точности обработки за счет снижения сил резания путем создания условий обработки, подобных вибрационному резанию, и за счет возможности регулирования динамических параметров инструмента в широком диапазоне во время обработки со стабилизацией микропрофиля обработанной поверхности за счет поддержания на определенном уровне амплитуды и частоты колебаний; повышение производительности обработки за счет снижения времени регулировки; расширение технологических возможностей за счет изменения характера вибрационного резания для черновых и чистовых переходов; повышение надежности работы устройства путем силового замыкания крепежных элементов.
Эта задача решается тем, что резец для вибрационного резания маложестких осесимметричных тел вращения снабжен опорой для режущей части, выполненной в виде опорной пластины со скосом, расположенной на пакете упругих пластин, прижимаемом снизу к державке обоймой, которая охватывает державку и сверху зафиксирована на ней винтом, при этом режущая часть на нижней грани выполнена со скругленным выступом с возможностью опоры на скос опорной пластины, а пакет упругих пластин выполнен из пластин различной толщины и длины с возможностью изменения их вылета.
Введение опоры для режущей части, связанной с державкой перемычкой по верхней грани, повышает жесткость в тангенциальном направлении при создании возможности реализации вибрационного механизма резания за счет подвижности режущей части в этом же направлении.
Выполнение на нижней грани режущей части скругленного выступа с возможностью опоры на скос опорной пластины обеспечивает непрерывный контакт с опорой при повороте режущей части относительно перемычки соединения режущей части с державкой при минимальной силе трения.
Опора выступа на набор упругих пластин создает силовое замыкание подвижной режущей части относительно неподвижной державки.
Опора выступа режущей части на скос опорной пластины позволяет регулировать усилие поджима снизу, позволяет изменять предварительное напряженное состояние в режущей части, что позволит скомпенсировать статические деформации при резании за счет предварительной деформации режущей части в противоположном направлении.
Расположение пластины со скосом вверху пакета пластин обеспечивает легкость регулировки величины предварительной деформации режущей части и коэффициента жесткости пакета пластин за счет изменения вылета этой верхней пластины, обеспечивает нелинейный характер жесткости опоры, что формирует автоколебательный контур в тангенциальном направлении.
Выполнение пакета упругим из пластин различной толщины и длины с возможностью изменения их вылета расширяет технологические возможности регулировки собственной частоты инструмента при варьировании вылетов и толщин пластин, входящих в данный набор.
Фиксация пакета упругих пластин снизу обоймой к державке резца создает компактный силовой узел с минимальным вылетом.
Охват обоймой державки с фиксацией сверху винтом обеспечивает надежное закрепление регулировочного блока из пакета пластин при минимальных размерах конструкции.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами: на фиг. 1 приведен общий вид резца для вибрационной обработки; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - выноска Б на фиг. 1.
Резец для вибрационного резания маложестких осесимметричных тел вращения (фиг. 1-3) содержит державку 1 и режущую часть 2, которые соединяются перемычкой 3. В нижней части режущей части 2 расположен выступ 3 сферической или цилиндрической формы, который опирается на скос 5 верхней опорной пластины 6, которая расположена вверху пакета упругих пластин 7. Они снизу охватываются обоймой 8, которая сверху винтом 9 упирается в державку 1 резца.
Резец работает следующим образом. Подбором длин, вылетов, толщин упругих пластин 7 и верхней опорной пластиной 6 обеспечивает заданный коэффициент жесткости. Обоймой 8 этот пакет фиксируется снизу державки. Заданным вылетом верхней опорной пластины 6 обеспечивают деформацию режущей части 2 вверх за счет скоса 5, упирающегося в выступ 4. При этом резцу задают определенную жесткость и коэффициент демпфирования в тангенциальном направлении. При резании за счет заданных динамических характеристик державки возникают тангенциальные колебания, реализуя механизм вибрационного резания. За счет тангенциальных колебаний инструмента происходит демпфирование поперечных смещений вращающейся заготовки, что позволяет повысить скорость резания и производительность обработки. Путем регулирования параметров пакета упругих пластин и предварительной деформации режущей части стабилизируются частотные характеристики процесса резания по всей длине заготовки, в том числе маложестких, путем изменения собственных динамических параметров резца.