Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння зі вбудованим генератором імпульсів тиску

Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння зі вбудованим генератором імпульсів тиску у вигляді гідроциліндра, який містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата та порожниною підводу енергоносія розміщено золотник-прорізну пружину, що є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, який торцем золотникової частини через утворену на ньому сферичну виточку обпертий на сферичний торець циліндричного штовхача, інший торець якого контактує з дном розточки в корпусі, в якій розташовано пакет тарілчастих пружин, установлених на циліндричній частині державки різця, причому сферичною вито U 2 (19) 1 3 тиску, який торцем золотникової частини через утворену на ньому сферичну виточку обпертий на сферичний торець циліндричного штовхача, інший торець якого контактує з дном розточки в корпусі, в якій розташовано пакет тарілчастих пружин, установлених на циліндричній частині державки різця, причому сферичною виточкою на торці циліндрична частина різця притиснута пакетом тарілчастих пружин до сферичного торця циліндричного штовхача, а інший торець пакета тарілчастих пружин обпертий на закріплену на корпусі передню закріплену гвинтами на корпусі кришку, що має центральний осьовий отвір прямокутного перерізу, спряжений за ходовою посадкою з частиною державки різця прямокутного перерізу, причому між внутрішнім торцем передньої кришки і торцевою поверхнею переходу прямокутного перерізу частини державки різця в круговий переріз її циліндричної частини утворено зазор, а пружинна частина золотника-прорізної пружини гвинтом регулятора тиску відкриття ГІТ контактує із задньою кришкою, що закріплена гвинтами на корпусі, на якому закріплено штуцери для подачі і зливу енергоносія (патент на корисну модель № 53519, МПК (2009), В23В 1/00). Недоліками пристрою є можливість його застосування лише для радіального віброточіння, тобто даний пристрій є ефективним методом подрібнення зливної стружки на операціях з поперечною подачею (обрізка, підрізання, обробка фасонним різцем, тощо). В основу корисної моделі поставлена задача створення гідроімпульсного віброударного пристрою для радіального та осьового віброточіння зі вбудованим ГІТ, в якому за рахунок введення нових конструктивних рішень досягається можливість забезпечення радіального та осьового віброточіння. Поставлена задача вирішується тим, що гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння зі вбудованим генератором імпульсів тиску містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата та порожниною підводу енергоносія розміщено золотник-прорізна пружина, що є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, який торцем золотникової частини через утворену на ньому сферичну виточку обпертий на сферичний торець циліндричного штовхача, інший торець якого контактує з дном розточки в корпусі, в якій розташовано пакет тарілчастих пружин, установлених на циліндричній частині державки різця, причому сферичною виточкою на торці циліндрична частина різця притиснута пакетом тарілчастих пружин до сферичного торця циліндричного штовхача, а інший торець пакета тарілчастих пружин обпертий на закріплену на корпусі передню кришку, що має центральний осьовий отвір прямокутного перерізу, спряжений за ходовою посадкою з частиною державки різця, в якій приєднувальна частина виконана конусом Морзе і, для запобігання кутових переміщень, відфрезеровано бічну поверхню державки, що спряжена з відповідною відфрезе 63958 4 рованою канавкою різця, закріплено різець паралельно або перпендикулярно осі пристрою, прямокутного перерізу, причому між внутрішнім торцем передньої кришки і торцевою поверхнею переходу прямокутного перерізу частини державки різця в круговий переріз її циліндричної частини утворено зазор, а пружинна частина золотникапрорізної пружини гвинтом регулятора тиску відкриття генератора імпульсів тиску контактує із задньою кришкою, що приєднана до корпусу пристрою, на якому закріплено штуцери для подачі гідронасосом енергоносія і зливу його в гідробак. На фіг. 1 зображено повздовжній розріз гідроімпульсного віброударного пристрою для радіального та осьового віброточіння зі вбудованим ГІТ, на фіг. 2 зображено положення пристрою для здійснення осьового (фіг. 2, а) та радіального віброточіння (фіг. 2, б). Гідроімпульсний віброударний пристрій для радіального та осьового віброточіння зі вбудованим ГІТ має вигляд гідроциліндра, і складається (фіг. 1) з корпуса квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата та порожниною підводу енергоносія розміщено золотник-прорізну пружину 1, що є запірним елементом однокаскадного ГІТ з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, який торцем золотникової частини через утворену на ньому сферичну виточку обпертий на сферичний торець циліндричного штовхача 4, інший торець якого контактує з дном розточки в корпусі 9, в якій розташовано пакет тарілчастих пружин 6, установлених на циліндричній частині державки різця 5, причому сферичною виточкою на торці циліндрична частина різця 5 притиснута пакетом тарілчастих пружин 6 до сферичного торця циліндричного штовхача 4, а інший торець пакета тарілчастих пружин 6 обпертий на закріплену гвинтами (на кресленні умовно показані осьовими лініями) на корпусі 9 передню кришку 7, що має центральний осьовий отвір прямокутного перерізу, спряжений за ходовою посадкою з частиною державки 5 різця 12, в якій приєднувальна частина виконана конусом Морзе і, для запобігання кутових переміщень, відфрезоровано бічну поверхню державки 5, що спряжена з відповідною відфрезерованою канавкою різця, закріплено різець 12 паралельно або перпендикулярно (на фіг. 1 зображено перпендикулярне кріплення різця) осі пристрою, прямокутного перерізу, причому між внутрішнім торцем передньої кришки 7 і торцевою поверхнею переходу прямокутного перерізу частини державки різця 5 в круговий переріз її циліндричної частини утворено зазор h (h=1,0...2 мм). Пружинна частина золотника-пружини 1 гвинтом 2 регулятора 3 тиску відкриття ГІТ контактує із задньою кришкою 8, що приєднана гвинтами (на кресленні умовно показані осьовими лініями) до корпусу 9 пристрою, на якому закріплено штуцера 11 для подачі і зливу енергоносія в бак 10. У початковому положенні запірна частина золотника-прорізної пружини 1, що має ступінчасту циліндричну форму, утворює з розточками корпусу додатні перекриття, відповідно, h∂1 за діаметром d1 та h∂2 за діаметром d2. Ці перек 5 63958 риття забезпечують параметричний принцип спрацювання ГІТ. Гідроімпульсний віброударний пристрій для віброточіння зі вбудованим ГІТ працює наступним чином. Робоча рідина (енергоносій) від гідронасоса (умовно непоказаний) підводиться через штуцер 11 в напірну порожнину А пристрою, яка додатним перекриттям h∂1 відділяється від проміжної порожнини В, а додатнім перекриттям h∂2 порожнина В відокремлюється від зливної розточки С в корпусі 9, з'єднаної з гідробаком 10. Пружинна частина золотника-пружини 1 прорізного типу постійно сполучена через радіальні отвори а із зливною розточкою С, - це забезпечує рідинне тертя по всій довжині золотника-прорізної пружини 1. Внаслідок зростання в порожнині А тиску енергоносія до величини тиску відкриття ГІТ: р1≥k1·f1; (1) (де k1, у2 - відповідно жорсткість прорізної пружини золотника-прорізної пружини 1 і її попе2 2 f  d1 / 4  0,785d1 редня деформація - площа поперечного перерізу меншого ступеня золотникапрорізної пружини 1) золотник-прорізна пружина 1 починає переміщуватись на шлях 0≤у2П≤h∂1. В цей же момент під дією сили: П FP1  p1f3  FПР6  FУ 2 d3 ; (2) 2  0,785d3 f  /4 (тут 3 - площа поперечного перерізу штовхача 4, діаметр якого дорівнює d1; FПР6 - середня сила пакета тарілчастих пружин 6; FУ - радіальна складова сили різання) різець 5 рухається на шляху 0≤y1П≤hp до вибирання зазору hp (де індекси "П" при у1 та у2 означають прямий хід). Додатні перекриття h∂1 та h∂2 вибирають за умовою забезпечення потрібної герметичності запірної частини золотника-прорізної пружини 1 таким чином, щоб h∂2>h∂1, наприклад, якщо h∂1=1 мм, то h∂2=2 мм, це потрібно для того, щоб після переміщення золотника-прорізної пружини 1 на відстань y2П≥h∂1 тиск в порожнині В деякий час зберігається на рівні р1 (припускається, що в момент з'єднання порожнини А та В тиск в порожнині В, внаслідок малого її об'єму, миттєво зростає до рівня р1). В момент з'єднання порожнини А і В дія енергоносія під тиском р1 розповсюджується на всю f  d2 / 4  0,785d2 2 2 площу поперечного перерізу 2 запірної частини золотника-прорізної пружини 1, що спричиняє прискорений рух золотникапрорізної пружини 1 на шляху y2П=h∂2-h∂1 під дією сили: FP2  p1f2  FПР1 ; (3) (де FПР1  k 1y 02  h 1   k 1y 02  h  2  h 1 / 2  k 1y 02  0,5h  2  - середня сила прорізної пружини золотникапрорізної пружини 1 під час його руху на вказаному шляху. Під час з’єднання напірної А і проміжної В порожнин із зливною розточкою С та руху золотникапрорізної пружини 1 на шляху від'ємного перекрит 6 тя hв2 тиск енергоносія в напірній порожнині гідроприводу пристрою падає до рівня тиску закриття ГІТ: р2≤k{y02+h∂2+hв2)/f2=p1·f1/f2+k1(h∂2+hв2)/f2. (4) де враховано, що k1у02≤р1·f1 (див. формулу (1)). Зниження тиску енергоносія в порожнині А до рівня рА≤р2, спричиняє зворотний рух (хід) золотника-прорізної пружини 1 на шляху ходу у2з≥h∂1+hв2 під дією сили: F2зв  F'ПР1 p 2  f2 (5) , де F' ПР1  k 1 y 02  h  2  hв2   k 1 y 02  h 1  / 2   k 1y 02  0,5h  2  hв2  h 1  середня сила прорізної пружини золотникапрорізної пружини 1 на цьому його переміщення (в даній формулі індекс „з" означає зворотній хід). Переміщення золотника-прорізної пружини 1 на шляху у2з=h∂1 здійснюється під дією сили: F' 2зв  F"ПР1 p 2  f1 (6) , де F"ПР1  k 1y 02  h  2   k 1y 02 / 2  k 1y 02  0,5h 1  середня сила золотника-прорізної пружини 1 на цьому шляху його руху. Зворотний рух різця 5 в момент зменшення в порожнині А тиску енергоносія до рівня рА≤р2 здійснюється під дією сили: з Fp1  Fy  FПРG  p 2  f3 (7) , Під час зворотного ходу різець 5 і золотникапрорізної пружини 1 вступають в кінці зворотного переміщення в ударну взаємодію через штовхач 4, ефективність якої стосовно процесу віброточіння можна оцінити часткою ΔЕK кінетичної енергії удару різця 5 і золотника-прорізної пружини, що витрачається на деформацію стружки, яка знімається різцем 5:  2 2 EK  0,5 m1v1з  mP v pз , (8) де m1, mРΣ - відповідно зведені маси золотника-прорізної пружини 1 та системи різець 5 - пакет тарілчастих пружин 6 - штовхан 4 (mPΣ=mP+m2, де у mP включається частка маси тарілчастих пружин 2 v2 v 6, m2 - маса штовхача); 1з , pз - середні швидкості різця 5 і золотника-прорізної пружини 1 в момент ударної взаємодії. З формули (8) випливає, що позитивний ефект ударна взаємодія матиме, якщо ΔEK>0 і ударне переміщення різця 5 0