Повышение эффективности демпфирования вибраций резцов

Цель исследования. Среди множества способов формообразования поверхностей, применяемых в машиностроении, существенную часть занимают процессы обработки деталей резанием в том числе точением. Процесс резания металлов в большинстве случаев сопровождается вибрациями и колебаниями инструмента, которые дестабилизируют обработку, уменьшают ее качество, стойкость инструмента и производительность процесса. Снизить негативное влияние вибрации возможно использованием элементов, поглощающих или снижающих колебания рабочей части инструмента. Известны конструкции резцов, называемых демпфирующими, способных уменьшить отрицательное влияние вибраций при точении. Однако основным их недостатком является жесткая связь с установочно-зажимными элементами станка, через которые передается вибрация на инструмент. Решение данной проблемы возможно совершенствованием конструкции инструмента с целью повышения устойчивости процесса резания. Конструкции токарных резцов, увеличивающих их стойкость, снижающих вибрации, возникающие в процессе резания, и повышающих качество обработанной поверхности представляют практический и научный интерес. Цель исследования состоит в создании инновационных моделей инструмента, в частности, токарных резцов, способных улучшить качество поверхностного слоя обрабатываемой детали, ее эксплуатационные свойства, а также стойкость режущей части инструмента.

Методы. Проектирование и изготовление новых резцов с державкой, которая имеет элементы, изолирующие рабочую часть резца от контакта с крепежной частью суппорта станка, а также различными жесткостями и размерами.

Результаты. Увеличение эффективности демпфирования колебаний резца, снижение его материалоемкости, т.к. размеры упругих элементов меньше половины длинны державки резца, улучшение качества поверхностного слоя обрабатываемой детали, ее эксплуатационных свойств, а также стойкости режущей части инструмента.

Заключение. Предлагаемые демпфирующие резцы отвечают поставленным цели и задачам. Теоретические исследования и промышленные испытания, простота конструкций и технологий изготовления новых демпфирующих резцов позволяют рекомендовать их для внедрения в производство. Резцы могут применяться при токарной обработке различных конструкционных материалов.

1. Патент №2009768 Российская Федерация: МПК5 В23В27/00/. Резец / Рогов В.А.; заявитель патентообладатель Российский университет дружбы народов. №5014352/08; заявл. 02.12.91; опубл. 30.03.94.

2. Патент №2280542 Российская Федерация: МПК7 В23В27/00/. Резец / Васин Л.А., Бородкин Н.Н.; заявитель патентообладатель ГОУ ВПО Тульский государственный университет (ТулГУ). 25.04.2005; опубл. 27.07.2006.

3. Патент №2287405 Российская Федерация: МПК В23В27/10/. Резец / Полежайкин Г.М., Ладошкин Н.А., Фомин А.Г. Полежайкин И.Г., Ефаньева Т.Г.; заявитель патентообладатель ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». №2005 124 690/02; заявл. 02.08.2005; опубл. 20.11.2006.

4. Патент №2107588 Российская Федерация: МПК В23В27/16/. Резец / Войтенко В.Г., Е Татаркин.Ю., Ситников А.А.; заявитель патентообладатель Алтайский государственный университет. №96123454/02; заявл. 15.12.96; опубл. 27.03.98.

5. А.С. 1252062 СССР кл. B23В27/16. Сборный резец / Федоров В. Л., Копылова В.В., Дьякова Э.Н., патентообладатель Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы. № 4932261/08 заявл. 11.03.91; опубл. 23.05.93, Бюл. № 19.

6. Инструментальное обеспечение процессов механической обработки твердыми сплавами и композитами / Е.И. Яцун, В.В. Малыхин, О.С. Зубкова, С.Г. Новиков. Курск, 2016. С.160-124.

7. Павлов Е.В., Смирнов И.М. О возможности применения резцов из композита при обработке поверхностей деталей, образованных сочетанием конструкционных материалов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21, № 2(71). С. 91-98.

8. Иванов И.И., Воронов С.А. Исследование динамики процесса вибрационного сверления с управлением по размаху колебаний // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. Вып. 9. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2018-9-1806

9. Перевертов В.П., Авдонин Г. Т. Прогрессивные виброустойчивые конструкции металлорежущих инструментов // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2006. Т.2.

10. Новиков С.Г., Малыхин В.В. Конструкция демпфирующего резца с переменной жесткостью по длине державки // Провинциальные научные записки. 2019. №2(10). С.61-64.

11. Новиков С.Г., Малыхин В.В. Разработка конструкции демпфирующего резца с варьированием жесткости по длине державки // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. Т. 23, № 1. С. 31-42. https://doi.org/ 10.21869/2223-1560-2019-23-1-31-42.

12. Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г. Виброаккустическая диагностика состояния режущего инструмента и микронеровностей обработанной поверхности // Справочник. Инженерный журнал. 2014. №14. С.31-35.

13. Патент №2457077 Российская Федерация: МПК В23В27/0. Демпфирующий резец / Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И. [и др.]; заявитель патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ). № 2011 106 621/02; заявл. 22.02.2011; опубл. 27.07.2012, Бюл. № 21.9 15.

14. Разработка конструкции экспериментального образца демпфирующего резца // В.В. Малыхин, Е.И. Яцун, С.Г. Новиков, А.А. Фадеев // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сборник научных трудов XI-ой Международной научно-практической конференции: в 4 т. Курск, 2014. Т. 4. С.234-238.

15. Разработка конструкций демпфирующих резцов / В.В. Малыхин, Е.И. Яцун, Ю.Н. Селезнев, С.Г. Новиков // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 11. С.25-27.

16. Патент №2457077 Российская Федерация: МПК В23В27/00. Демпфирующий резец с управляемой жесткостью / Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И. и [др.]; заявитель патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ). № 2013113649/02; заявл. 26.03.2013; опубл.10.12.2014, Бюл. № 34.

17. Демпфирующие резцы постоянной жесткости и упругой связью с системой «Станок-инструмент-деталь» / С.Г. Емельянов, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун, С.Г. Новиков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 8. Ч.2. С.22-31.

18. Яцун Е.И., Малыхин В.В., Новиков С.Г. Разработка и исследование конструкций демпфирующих резцов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 8. Ч.1. С.287-296.

19. Патент №2479385 Российская Федерация: МПК В23В27/00. Демпфирующий резец с регулируемой жесткостью / Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И. [и др.]; патентообладатель ФБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ). №2011141683/02; заявл. 13.10.2011. Опубл. 20.04.2013, Бюл. №11.

20. Патент №2621939 Российская Федерация: МПК В23В27/00. Универсальный демпфирующий резец с управляемой жесткостью / Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И. [и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ). № 2015116208/02. Заявл. 28.04.2015. Опубл.08.06.2017, Бюл. №16.

21. Патент №268650021 Российская Федерация: МПК В23В27/00. Демпфирующий резец / Новиков С.Г., Малыхин В.В., Волосухин В.А., Глаголев Р.В.; заявитель патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ). № 2018133445; заявл. 21.09.2018. Опубл.29.04.2019. Бюл. № 13.