РЕЗЦЕДЕРЖАТЕЛЬ, ДЕМПФИРУЮЩИЙ ВИБРАЦИИ

Полезная модель относится к резцедержателю, демпфирующему вибрации.
Основные погрешности при длительной механической обработке на металлорежущих станках возникают из-за вибраций, связанных с изношенностью станка и вибраций, возникающих в самом резцедержателе в процессе обработки заготовки. По причине неоднородности обрабатываемого материала и погрешности заточки резцов, происходит неравномерный износ режущего инструмента, что приводит к потере сбалансированности резцедержателя, его отклонению от первоначального положения и, следовательно, к появлению вибрации самого резцедержателя. Необходимо также учитывать, что практически все операции на металлорежущих станках происходят при непрерывной подаче смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) под большим давлением, которая сама по себе обладает демпфирующими свойствами.
Известно устройство для подачи СОТС для охлаждения и смазки инструментов, содержащее сопло для формирования потока СОТС, которое выполнено в виде сопла Лаваля и снабжено дополнительным внешним соплом, газопроводом и резервуаром с жидко- или твердофазным смазочным компонентом для подачи в сопло для формирования потока СОТС. (см. патент РФ №2288089 C2, B23Q 11/10, опубл. 20.10.2005). Это конструктивное исполнение приводит к разгону СОТС, однако не приводит к демпфированию возникающих вибраций.
Наиболее близким техническим решением является резцедержатель, демпфирующий вибрации, содержащий вал, предназначенный для установки в резцедержателе станка, головную часть, на котором расположен режущий инструмент и выполненный из вязкоупругого материала элемент, через который режущий инструмент взаимодействует с операционным станком (см. патент РФ №2365471 C2, B23B 29/00, опубл. 10.03.2008).
Указанное техническое решение позволяет демпфировать только вибрации станка, передающиеся при контакте металл-металл резцедержателю путем введения дополнительного элемента из вязкоупругого материала, при этом отсутствует возможность демпфирования вибраций, возникающий в самом резцедержателе во время обработки. Основной причиной возникновения которых является неоднородность обрабатываемого материала и погрешности заточки резцов, которые приводят к неравномерному износу режущего инструмента, затем к потере сбалансированности резцедержателя, его отклонению от первоначального положения и, следовательно, повышению уровня вибрации.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение демпфирующих свойств резцедержателя, за счет его сбалансированности и стабилизации положения с применением СОТС.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в демпфировании вибраций, возникающих в резцедержателе во время обработки.
Указанный технический результат достигают тем, что резцедержатель, демпфирующий вибрации, для размещения в операционном станке, содержащий вал, предназначенный для установки в резцедержателе станка, головную часть, на которой расположен режущий инструмент и вязкоупругий материал, который окружает поверхность вала при этом на валу с возможностью вращения установлен гироскопический стабилизатор, представляющий собой цилиндр, в котором выполнены кольцевой канал, не менее двух тангенциальных сопл Лаваля, и не менее трех радиальных и торцевых отверстий, также на валу установлен узел для подачи вязкоупругого материала, представляющего собой смазочно-охлаждающую технологическую среду (СОТС), выполненный в виде полого цилиндра и втулки, при этом цилиндр соединен с жестко закрепленной на валу втулкой, а между гироскопическим стабилизатором и узлом для подачи СОТС расположен торцевой лабиринтный уплотнитель, при этом гироскопический стабилизатор ограничен в осевом и радиальном перемещениях гидростатическими подшипниками, образованными поступающей через торцевые и радиальные отверстия СОТС и опорными поверхностями вала и втулки.
Отличием заявленной модели является ее конструктивное исполнение, при котором на валу установлен гироскопический стабилизатор, представляющий собой цилиндр, в котором выполнены кольцевой канал, не менее двух тангенциальных сопл Лаваля, и не менее трех радиальных и торцевых отверстий. Это приводит к разгону СОТС при ее прохождении через сопла Лаваля и возникновению крутящего момента. При этом гироскопический стабилизатор приходит во вращение и возникает гироскопический момент, который препятствует отклонению резцедержателя от первоначального положения, что приводит к его стабилизации. Узел для подачи СОТС, выполненный в виде полого цилиндра с жестко закрепленной на валу втулкой, вместе с торцевым лабиринтным уплотнителем, позволяют СОТС поступать напрямую в кольцевой канал гироскопического стабилизатора без потерь давления, непрерывно окружать поверхность вала и, за счет ее собственных демпфирующих свойств, демпфировать часть вибраций. Гидростатические подшипники, образованные поступающей через торцевые и радиальные отверстия СОТС и опорными поверхностями вала и втулки ограничивают гироскопический стабилизатор в осевом и радиальном перемещениях, что позволяет поддерживать сбалансированность конструкции резцедержателя. Таким образом, во время работы положение резцедержателя стабилизировано, конструкция сбалансирована, что приводит к демпфированию возникающих в нем вибраций.
На Фиг. 1 изображен резцедержатель в сборе
На Фиг. 2 изображен гироскопический стабилизатор вид А
На Фиг. 3 изображена втулка узла для подачи СОТС вид Б
Резцедержатель, демпфирующий вибрации, для размещения в операционном станке содержит вал 1, предназначенный для установки в резцедержателе станка (фиг. 1), головную часть 2, на которой расположен режущий инструмент. На валу 1 и соосно ему с возможностью вращения установлен гироскопический стабилизатор 3, представляющий собой цилиндр в котором выполнены кольцевой канал 4, не менее двух тангенциальных сопл Лаваля 5 (фиг. 2), и не менее трех радиальных отверстий 6 и торцевых отверстий 7. Гироскопический стабилизатор 3 расположен так, что выходы его радиальных отверстий 6 находятся на уровне среднего сечения кольцевого канала 8 (фиг. 1) вала 1 и обеспечивают радиальный гидростатический подшипник, что позволяет снизить трение между ним и валом 1, предотвратить радиальные перемещения и поддерживать сбалансированность резцедержателя, а следовательно, обеспечивает демпфирование вибраций. Выходы торцевых отверстий 7 гироскопического стабилизатора 3 расположены на уровне кольцевого канала 9 вала 1, что позволяет обеспечить торцевой гидростатический подшипник и предотвратить его осевое перемещение и обеспечивает поддержание сбалансированности резцедержателя и демпфирование вибраций. Узел для подачи вязкоупругого материала, представляющего собой СОТС выполнен в виде полого цилиндра 10 и жестко закрепленной на валу 1 втулки 11 (Фиг. 3), в которой выполнены отверстия 12, которые позволяют СОТС поступать в кольцевой канал 4 гироскопического стабилизатора 3 (Фиг. 1). При этом между ними расположен торцевой лабиринтный уплотнитель 13, так что СОТС поступает напрямую в кольцевой канал 4 гироскопического стабилизатора 3 и окружает поверхность вала 1. Также кольцевой канал 4 соединен с соплами Лаваля 5, радиальными отверстиями 6 и торцевыми отверстиями 7 гироскопического стабилизатора 3, что обеспечивает СОТС возможность окружать поверхность вала и демпфировать вибрации.
Устройство работает следующим образом.
СОТС поступает непрерывно под давлением через полость цилиндра 10 (Фиг. 1) узла для подачи СОТС через отверстия 12 втулки 77 в кольцевой канал 4 гироскопического стабилизатора 3. Далее СОТС поступает в тангенциальные сопла Лаваля 5 (Фиг. 2), что приводит к ее разгону и возникновению реактивной силы. При количестве сопл Лаваля 5 превышающем два возникает крутящий момент, который приводит во вращение гироскопический стабилизатор 3. С момента достижения угловой скорости вращения гироскопического стабилизатора 3 значения 100000 об/мин возникает гироскопический момент, достаточный для компенсации отклонения оси вращения вала 1 (Фиг. 1) резцедержателя от первоначального положения под действием неуравновешенных, вследствие неоднородности обрабатываемого материала и погрешностей в заточке режущего инструмента сил резания, возникающих в головной части 2 и, таким образом, стабилизирует его положение и демпфирует вибрации. Одновременно с этим СОТС поступает в канал 8 вала 1 из радиальных отверстий 6 и образует радиальный гидростатический подшипник, который позволяет гироскопическому стабилизатору 3 вращаться с минимальным трением предотвратить радиальное перемещение, и поддерживать сбалансированность резцедержателя, а следовательно, обеспечивает демпфирование вибраций. СОТС также поступает в канал 9 вала 1 и канал втулки 11 из торцевых отверстий 7 гироскопического стабилизатора 3, где образует торцевые гидростатические подшипники для обеспечения его вращения с минимальным трением, позволяет предотвратить осевое перемещение, и поддерживает сбалансированность резцедержателя, а следовательно, обеспечивает демпфирование вибраций. В течение всего времени обработки, благодаря предложенному конструктивному исполнению резцедержателя СОТС окружает поверхность вала в кольцевом канале 4 гироскопического стабилизатора 3 и в полости цилиндра 10 узла для подачи СОТС, и за счет наличия собственных демпфирующих свойств демпфирует, в том числе и вибрации, передающиеся при контакте метал-метал от станка.
Предложенная модель резцедержателя позволяет демпфировать не только вибрации, передающиеся при контакте метал - метал, от станка, а также демпфировать вибрации, возникающие в самом резцедержателе в процессе обработки.