Технические науки / 8. Обработка материалов в машиностроении

К.т.н. Пестунов В.М., к.т.н. Свяцький В.В., інж. Свяцька Л.П.

Кіровоградський національний технічний університет

Процес глибокого свердління з управлінням потоками потужності в кінематичних ланцюгах формоутворення

Обробка глибоких отворів є трудомісткою технологічною операцією. При свердленні глибоких отворів не забезпечується достатня стійкість ріжучого інструменту і стабільність процесу різання [1].

Можливості підвищення жорсткості інструмента за рахунок зміни поперечного перерізу стебла свердла достатньо вивчені і практично вичерпані. Тому одним із напрямків підвищення ефективності процесу глибокого свердлення є оптимізація умов експлуатації ріжучого інструмента [2].

На рис. 1 наведені схеми процесу глибокого свердління гарматними свердлами на традиційному обладнанні (рис. 1, а) і на обладнанні з управлінням потоками потужності в кінематичних ланцюгах формоутворення (рис. 1, б) [3].

Рисунок 1 – Схеми приводу для глибокого свердління гарматними

свердлами: а – на традиційному обладнанні; б – на обладнанні з керованим потоком потужності

При глибокому свердлінні на верстатах токарного типу (рис. 1, а) заготовку 1 закріплюють в патроні, який обертається із заданою швидкістю; шпинделю 4 зі свердлом 2 надають поступальний рух від двигуна 6 через гвинтову передачу 5.

У випадку глибокого свердління на обладнанні з керованими потоками потужності в приводі (рис. 1, б) свердло 2 встановлюють в шпинделі 3, розташованому в корпусі 5, який закріплено на супорті. Останньому надається рівномірний рух подачі. Шпиндель 3 встановлений на мембранах 4 і 7 різного діаметра, які утворюють порожнину в корпусі 6, що з’єднана через штуцер 5 із системою підведення мастильно-охолодного технічного засобу (МОТЗ).

При збільшенні тиску в порожнині корпусу 6 за умови різних діаметрів мембран 4 і 7 шпиндель 3, стискаючи пружину 8, відводить інструмент від заготовки 1, що, в свою чергу, сприяє подрібненню стружки і охолодженню ріжучих пруг свердла. При зменшенні тиску в порожнині пружина 8 повертає шпиндель 3 у вихідне положення. Таким чином, на рівномірний рух подачі свердла 2 накладаються осьові коливання, які покращують умови процесу глибокого свердління, сприяють відведенню стружки із зони різання і охолодженню інструмента.

Для забезпечення надійності роботи верстатної системи привод оснащують приладами автоматичного регулювання. Датчик 14 (див. рис. 1, б) через порівняльний пристрій 12, пристрій програмування 13, і пристрій управління 11, змінює частоту обертання двигуна 10 і, відповідно, частоту гармонічних коливань, які накладаються на рівномірну подачу супорта.

Експериментальний запис крутного моменту від технологічного навантаження при обробці на токарному верстаті (рис. 2, крива 1) по мірі заглиблення свердла в заготовку показує, що цей момент безперервно зростає, суттєво обмежуючи технологічні можливості процесу обробки глибоких отворів. Так, наприклад, при свердлінні отворів діаметром 10 мм в сталі 45 гарматними свердлами граничною є глибина свердління, що дорівнює близько 250 мм [2].

Рисунок 2 – Експериментальні залежності крутного моменту від технологічного навантаження на свердлі по мірі заглиблення в заготовку

При свердлінні на обладнанні з управляючим потоком потужності в кінематичних ланцюгах формоутворення (див. рис. 2, крива 2) технологічне навантаження суттєво (в два-три рази) знижується, що сприяє підвищенню ефективності процесу глибокого свердління. При цьому зростає продуктивність свердління отворів в результаті збільшення допустимої подачі і граничної глибини обробки.

Литература:

1. Пестунов В.М., Свяцький В.В., Свяцька Л.П. Элементы системы СПИД, ограничивающие выходные характеристики процесса глубокого сверления // Materialy IV Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji „Naukowym progress na rubieży tysiącleci – 2008”. – Przemyśl: Nauka i studia, 2008. – Тym 14. Technicczne nauki. – Str. 53 – 55.

2. Пестунов В.М., Свяцкий В.В., Свяцкая Л.П. Решение проблем глубокого сверления в металлообработке // Вестник НТУУ „КПИ”. Машиностроение. – К.: НТУУ „КПИ”, 2006. – №49. – С. 173 – 178.

3. Пестунов В.М., Свяцкий В.В., Свяцкая Л.П. Управление циклом процесса глубокого сверления // Матеріали ІІ міжнародної науково-практичної конференції „Дни науки – 2006”. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. – Том 10. Технічні науки. – С. 8 – 11.