К.т.н. Беляева А. Ю.

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»

Усовершенствование резцедержателя с упругим элементом в виде прорезной пружины

Тема резцедержателя с упругим элементом в виде прорезной пружины рассматривалась в работе [1]. Напоминаю, что работа была посвящена разработке принципов рационального проектирования упругих элементов резцедержателей для точения с дроблением стружки на основе исследования динамических характеристик и напряженно-деформированного состояния системы инструмента токарного станка.

На основе анализа раннее выполненных исследований было определено, что одним из эффективных и надежных способов дробления стружки при токарной обработке является вибрационное резание. При этом, отсутствие действенных исполнительных устройств для обеспечения дробления стружки в широком диапазоне режимов резания ограничивает широкое использование вибрационного дробления стружки в промышленности. Существенным резервом повышения эффективности вибрационного дробления стружки при точении является использование специальных упругих элементов для упругой подвески резца и обеспечения возможности его колебательных движений в заданном амплитудно-частотном диапазоне.

Были определены кинематические и динамические особенности процесса дробления стружки с использованием вибрационного резания и обоснована возможность использования для этого резцедержателей с упругими элементами. В качестве базовых упругих элементов резцедержателей выбраны кольцевые пластины и прорезные пружины, для которых предложены аналитические и численные методы расчета, а также, определены конструктивные параметры, оказывающие наибольшее влияние на эффективность точения с дроблением стружки.

Исследованиями математической модели упругой системы инструмента установлено, что при осевых вибрациях резца эффективность дробления стружки зависит от выполнения условия нечетности отношения частот колебаний резца и вращения детали. При тангенциальных колебаниях резца (в направлении скорости резания) при продольном точении для надежного дробления стружки нужны большие, чем при осевых вибрациях амплитуды, но эффективность дробления стружки при этом можно повысить созданием таких переменных условий резания, при которых обеспечивается прерывистое резание.

Разработаны новые конструкции резцедержателей для дробления стружки с упругими элементами в виде кольцевой пластины та прорезной пружины (рис.1)[2].

а)

б)

Рис. 1. Резцедержатель для дробления стружки в направлении продольной подачи с упругим элементом у виде прорезной пружины с ориентированной жесткостью, где а) конструктивная схема, б) общий вид корпуса резцедержателя (б), 3 - упругий элемент в виде прорезной пружины, b - угол между осью перемычек и нормалью n-n к обрабатываемой поверхности, g - угол между перемычками первого и второго рядов прорезей пружины

Усовершенствование конструкции даст возможность более долгосрочно использовать данный резцедержатель в производстве. Многие изделия достаточно быстро приходят в негодность из-за усталости металла, особенно в местах наибольшей концентрации напряжений. В резцедержателе, приведенном на рис. 1 таким «слабым» местом является сам упругий элемент в местах, где присутствуют перемычки. Да, был подобран оптимальный радиус скругления в местах концентраций напряжений (радиус равен 0,3 мм) [3], однако это не сильно спасет, если постоянно и интенсивно прикладывать нагрузку в одном и том же месте, тем более при вибрационном резании. Для равномерного распределения нагрузки по всему периметру упругого элемента в виде прорезной пружины будет изменена конструкция резцедержателя так, чтобы резец работал в нескольких положениях без особой затраты труда человека. Считаю, что такое изменение конструкции будет экономически выгодно.

Литература:

1. Бєляєва А.Ю. «Розробка принципів раціонального проектування пружних елементів різцетримачів для точіння з дробленням стружки» диссертация кандидата технических наук, 05.03.01, Беляева Анастасія Юрьевна. – Киев, 2009.

2. Патент № 56855А України. МПК В23В25/02. Різцетримач / О.В. Шевченко, А.Ю. Бєляєва; заявник та патентовласник Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут". - № 2002107875; заявл. 03.10.2002; опубл. 15.05.2003 Бюл. № 5, 2003р

3. Беляева А.Ю., Влияние конструктивных параметров кольцевых пружин резцедержателей на их усталостную прочность в условиях вибрационного резания / Беляева Анастасия Юрьевна // Вестник СевГТУ. Сер.-Севастополь, 2012..