Американский Научный Журнал ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДАТЛИВОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ БЛОКОВ

Аннотация. В данной работе рассмотрены проблемы повышения точности обработки отверстий на станках ЧПУ путем повышения точности и жесткости инструментальных блоков. Проведено исследование контактной жесткости инструментального блока Скачать в формате PDF
42 American Scientific Journal № ( 32) / 20 19
своим характеристикам механические дробилки
18.

Список литературы:
1. Сёмкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.И.
Основы электроимпульс ного разрушения
материалов. СПб: Наука, 1995, 276 с.
2. Курец В.И., Усов А.Ф., Цукерман В.А.
Электроимпульсная дезинтеграция материалов
Апатиты: КНЦ РАН, 2002. 324 с.
3. Усов А.Ф. Полувековой юбилей
электро импульсного способа разрушения
материалов. Журнал «Вестн ик Кольского научного
центра РАН» №4, 2012/(11), с.:173 -201.
4. Важов В.Ф. Развитие научно -
технологических основ электроимпульсного
бурения и резания горных пород. Дисс. на соиск. ст.
доктора техн. наук . Томск, 2014, с. 213.
5. Воробьёв А.А., Воробьёв Г.А., Зав адовская
Е.К., Каляцкий И.И.,
Кривко В.В., Панин В.Ф., Сёмкин Б.В., Торбин
Н.М., Ушаков В.Я., Чепиков А.Т. Импульсный
пробой и разрушение диэлектриков и горных
пород. – Томск: Изд -во ТГУ, 1971. – 226 с.
6. Брылин В.И. Разрушение горных пород и
бурения скважин с
применением в качестве промывочной жидкости
воды прямоугольными
импульсами напряжения с наносекундным
фронтом / дисс… канд. техн. наук/. Томск, 1972. –
150 с.
7. Седов Н.В. Исследование основных
показа телей при разрушении
горных пород высоковольтными прямоу гольными
импульсами с
наносекундным фронтом / дисс… канд. техн. наук.
– Томск, 1975. – 169 с.
8. Чепиков А.Т. Исследование и разработка
электроимпульсного
способа бурения скважин / дисс… докт. техн. наук .
– Томск: изд. ТПИ, 1968. – 420 с.
9. Сёмкин Б.В. Исследов ание физических
основ и эффективности
процесса электроимпульсного разрушения твёрдых
тел / дисс… канд. техн.
наук. – Томск, 1966. – 212 с.
10. Рязанов Н.Д. Способ формирования
электрических разрядов в жид кости. SU А.С. №
127313, 1985г.
11. Рязанов Н.Д., Левченко Б .С. Устройство
для формирования электрических разрядов в
жидкости. SU А.С. №1450698, 1987г.
12. Рязанов Н.Д., Левченко Б.С. Устройство
для электроимпульсного разрушения твердых
материалов. SU А.С. № 15242 63, 1987г.
13. Левченко Б.С., Рязанов Н.Д.
Высоковольтный эл ектрод электроимпульсного
породоразрушающего инструмента. SU А.С. №
1598513, 1989г.
14. Рязанов Н.Д. Явление снижения
электрической прочности диэлектриков//
Электронный научный журнал "Исследования
технических наук". - 2014. - Выпуск 3(13) Июль -
Сентябрь. С. 46 -51. [Электронный ресурс]. - Режим
доступа: http://www.researc hes -of-technical -
sciences.ingnpublishing.com/archive/2014/release -3-
13 -july
september/ryazanov_n_d_yavlenie_snizh eniya_elektri
cheskoj_prochnosti_dielektrikov/
15. Рязанов Н.Д. Научное подтверждение
существования «темных молний». Электронный
научный журнал «A ustria -science», 1 часть,
№20/2018, с. 47 -49.
16. Рязанов Н.Д., Рязанова Н.Г. Способ
электроимпульсного бурения скважин,
электроимпульсный буровой наконечник. Патент
RU № 2524101, 2014г.
17. Левченко Б.С., Рязанов Н.Д.
Высоковольтный электрод электроимпульсного
по родоразрушающего инструмента. SU А.С. №
1688624, 1990г.
18. Сафронов В.Н. Исследовани е
энергоёмкости электроимпульсной технологии
дробления горных пород. Вестник ТГАСУ № 1,
2004, с. 81 -88.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДАТЛИ ВОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ Б ЛОКОВ

Шиляев Сергей Александрович
(Россия) – профессор кафедры «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование»,
ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
Федотов Роман Иванович
(Россия) – магистрант кафедры «Автомобили и металлообрабатывающ ее оборудование»,
ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
Воронов Виктор Владимирович
(Россия) – магистрант кафедры «Автомоби ли и металлообрабат ывающее оборудование»,
ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

Аннотация . В данной работе рассмотрены проблемы повышения точности обработк и отверстий на
станках ЧПУ путем повышения точности и жесткости инструментальных блоков. Проведено исследование
контактной жесткости инструментального блока.
Ключевые слова: Станок, ЧПУ, инструментальный блок, унификация, вспомогательный
инструмент, режущ ий инструмент.

American Scientific Journal № ( 32) / 2019 43

Актуальность :
Одним из условий эффективной эксплуатации
станков с ЧПУ является применение
быстросменных инструментальных блоков.
Инструментальные блоки состоят из
унифицированных вспомогательных и режущих
инструментов. Унификация подразумев ает
использование минимально возможной
номенклатуры вспомогательного и режущего
инструмента. Несмотря на это точность обработки
будет уменьшаться за счет использования
составных элементов. В связи с этим большое
значение приобретают исследования точности
инструментальных блоков.
Требования к ин струменту для
осуществления высокоскоростной и
высокопроизводительной обработки:
В связи с реализацией качественно иного
процесса резания, возрастают требования к
режущему инструменту, отметим наиболее
важные: [2]
Бие ние менее 3 мкм и минимальный вылет с
максимальной жесткостью закрепления. По
некоторым данным существует практически
линейная зависимость износа от биения
инструмента при высоких скоростях резания.
Например, биение величиной 10 мкм соответствует
быстрому износу кромки инструмента на 10 мкм.
Обеспечение минимальной длины контакта
инструмента с обрабатываемой деталью для
снижения сил резания и риска возникновения
вибрации.
Применение конических хвостовиков
увеличенного размера, особенно для
мелкоразмерно го инструмента.
Использование мелкозе рнистых твердых
сплавов с покрытием рабочих поверхностей для
повышения износостойкости.
Наличие в инструменте отверстий для
внутреннего подвода охлаждающей жидкости или
сжатого воздуха.
Специальная геометрия режущей части при
высокоскоростной обработке.
Применение инструментов симметричной
формы. Например, в случае конструкции
инструмента с одним зубом возникают силы
отжатия, приводящие к потере точности. Для
компенсации этого эффекта на противоположной
стороне устан авливается второй зуб, что приводит
к к омпенсации отжимающих усилий.
Концевая монолитная фреза должна иметь три
канавки (с таким числом зубьев эта фреза
становится наиболее пригодной для выполнения
высокоскоростной обработки).
Следует выбирать фрезы с за кругленной
режущей кромкой для уменьшен ия вибрации.
Точность инструментальных блоков состоит
из статической точности (точность
позиционирования) и деформации
инструментальных блоков.
Величина первичного отклонения вершины
инструмента от номинального поло жения
определяется по следующей формуле :

е∑ = √∑ ( =1 �)2,

где = ∑ �/� =1 – передаточное отношение
i-го звена;
ki – коэффициент относительного рассеивания
i-го звена;
ei – перекос или параллельное сме щение оси;
li – вылет i-го элемента компоновки;
lHi – вылет на котором нормируется величина
перекоса в i-ом соединении.

В зависимости от количества звеньев можно
рассмотреть следующие варианты их соединения:
[1]
– цельные оправки;
– составной инструмент и з двух элементов:
базового, который закреплен в шпин деле станка, и
сменного (оправок, втулок и т.д.); вместо него
можно крепить также режущий инструмент;
– составной инструмент из трех элементов:
базового, промежуточного и сменного (или
режущего инструмент а);
– составной инструмент с базовым, двумя
промежут очными и сменными элементами.

Рассмотрим случай е∑ для наибольшего
количества соединяемых элементов.
Согласно схеме сборки (рис.1), можно выявить
следующие составляющие погрешности:
е1– биение коническог о отверстия шпинделя;
е2 – биение шпинделя от переко са осей;
е3 – биение базового агрегата от перекоса в
соединении конусностью;
е4 – биение сменной втулки или оправки от
зазора в цилиндрическом соединении;
е5 – биение посадочного отверстия базового
агрега та;
е6 – биение сменной втулки, оправки или
режущего инструмента от перекоса в
цилиндрическом или коническом соединении;
е7 – биение конического отверстия в сменной
втулке;
е8 – биение сменной разрезной втулки или
режущего инструмента от перекоса в коничес ком
соеди нении;
е9 – биение цилиндрического отверстия в
сменной разрезной втулке.

44 American Scientific Journal № ( 32) / 20 19
Рисунок 1 – Размерная цепь образования биений составного вспомогательного инструмента

Цель и задачи исследования:
Повысить точности обработк и отверстий на
станках ЧПУ возможно за счет повышения
точности и жесткости инструментальных блоков.
Для решения поставленной задачи были
проведены экспериментальные исследования,
позволяющие определить влияние податливости
державок на точность обработки, п утем
моделирования процесса обработки с различной
степенью нагружения на инструмент.
При проведении эксперимента исследовалась
контактная жесткость, как величина, обратная
податливости. Исследование проводилось для
цилиндрической оправки, так как установле но, что
наибольшую точность обеспечивают
цилиндрические присоединительные поверхности.
Ось цилиндрической оправки при установке и
зажиме винтами в отверстии державки смещается,
образуя неравномерные зазоры. Вследствие этого
податливость соединения зависит от расположения
рассматрива емого диаметрального сечения
оправки относительно крепежных винтов. Выбор
сечения с минимальной податливостью при
конструировании расточных оправок и
расположении в этом сечении вершины резца
обеспечивает повышение точности обработки.
Работа выполнялась на фрезерном станке
6Н82. Для исследования применялись: динамометр
ДМ 600, индикаторы ИЧ 10, цилиндрическая
оправка Ø 23,9 мм с нанесенными р исками через
45° (рис. 2).

Рисунок 2 – Установка для определения податливости инструментального блока

В шпинделе установлен инструментальный
блок, состоящий из державки и цилиндрической
оправки. Оправка нагружается с илой в 1 кН с
помощью динамометра, путем поперечного
перемещения стола, на котором закреплен
динамометр. Точка приложения силы
располагается на расстояни и 100 мм от торца
державки (рис. 3).

American Scientific Journal № ( 32) / 2019 45

Рисунок 3 – Схема расположен ия индикаторов

Величина деформации у торца державки и в
сечении приложения силы на оправке измеряются
индикаторами №1 и №2.
Начало измерений осуществляется на риске №
2 (0°). Разность пок азаний индикаторов определяет
деформацию (объемную и контактную)
кон трольной оправки. Затем измеряют деформации
последовательно № 3 (45°) – 8 (315°). Разность
показаний индикаторов равна деформации оправки
в соответствующих направлениях.
По результатам исс ледования была построена
циклограмма податливости инструментального
блока, показывающая сечение с минимальной и
максимальной податливостью (рис. 4).

Рисунок 4 – Циклограмма податливости инструментального блока:
0 – разность показаний индикаторов, Р= 1000Н – сила нагружения

Заключение
В результате проведения экспериментальных
работ получили следующие результаты: п о
полученной циклограмме податливости
инструментального блока, определены зоны
наибольшего и наименьшего отклонения от оси
инструмента, чт о позволяет, разместив режущий
инструмент в зоне наименьшего отклонения от оси,
получить более высокую точность.
Решен ие проблемы высокоточной обработки с
использованием составных элементов
инструментальных блоков при осуществлении
высокоскоростной и высок опроизводительной
обработки возможно только на основе научно -

46 American Scientific Journal № ( 32) / 20 19
обоснованных рекомендации по совершенствованию
конструкци и инструментальных блоков , что делает
необходимым дополнительные исследования для
разработки державок улучшенной конструкции и с
последующ им испытанием в условиях
производства.

Список литературы
Болотов М.А., Дмитриев В.Н., Проничев Н.Д.,
Смелов В.Г., Cурнов О.С., Высокоскоростная и
высокопроизводительная обработка (режимы,
характеристика станков, инструмент). Самара.
Самарский государствен ный Аэрокосмический
университет им. академика С.П. Королев а. 2010 г.
77с.
Гапонкин В.А. Обработка резанием,
металлорежущий инструмент и станки. М.:
«Машиностроение». 1990 г. 448с.
Панов А.А., Аникин В.В., И.Г. Бойм и др.
Обработка металлов резанием: Справ очник
технолога. Под общ. ред. Панова А.А. М.:
«Машиностро ение», 1988 г. 769с.
Кожевников Д.В., Гречишников С.В.,
Кирсанов С.В., Кокарев В.И. Режущий инструмент.
М.: «Машиностроение». 2005. 517с.