резцедержатель, демпфирующий вибрации

Формула изобретения

1. Резцедержатель для размещения в операционном станке, содержащий вал, предназначенный для установки в резцедержателе станка, головную часть, на которой расположен режущий инструмент, и выполненный из вязкоупругого материала элемент, через который режущий инструмент взаимодействует с операционным станком, при этом элемент из вязкоупругого материала расположен, по меньшей мере, на частях поверхности вала, предназначенных для взаимодействия с операционным станком и прикреплен к носителю, который прикреплен к поверхности вала.

2. Резцедержатель по п.1, в котором элемент из вязкоупругого материала окружает поверхность вала.

3. Резцедержатель по п.1, в котором элемент из вязкоупругого материала разделен на ряд шайб, расположенных внутри вала и следом друг за другом.

4. Резцедержатель по п.3, в котором снаружи элемента из вязкоупругого материала и соосно с ним расположена металлическая трубка, предназначенная для амортизации и выравнивания давления во время установки.

5. Резцедержатель по п.4, в котором на элементе из вязкоупругого материала выполнены выступы, расположенные в канавках, выполненных на поверхности вала вдоль его продольной оси.

6. Резцедержатель по п.3, в котором шайбы выполнены вырубкой.

7. Резцедержатель по п.1, в котором в вале выполнена полость.

8. Резцедержатель по п.7, в котором полость выполнена в виде просверленного цилиндрического отверстия.

9. Резцедержатель по п.1, в котором снаружи элемента из вязкоупругого материала и соосно с ним расположена металлическая трубка, предназначенная для амортизации и выравнивания давления во время установки.

10. Резцедержатель по п.9, в котором на элементе из вязкоупругого материала выполнены выступы, расположенные в канавках, выполненных на поверхности вала вдоль его продольной оси.

11. Резцедержатель по п.1, в котором на элементе из вязкоупругого материала выполнены выступы, расположенные в канавках, выполненных на поверхности вала вдоль его продольной оси.

12. Резцедержатель по п.2, в котором снаружи элемента из вязкоупругого материала и соосно с ним расположена металлическая трубка, предназначенная для амортизации и выравнивания давления во время установки.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к резцедержателю, демпфирующему вибрации.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Резцедержатели в операционных станках имеют склонность при использовании вибрировать и создавать шум. Такая вибрация нарушает процесс обработки, оказывая отрицательное воздействие на точность результата. Вибрации также порождают причиняющий беспокойство шум, который ухудшает окружающую среду вокруг операционного станка.

Идеальный операционный станок не порождает никаких вибраций, и вся энергия передается процессу, который должен на нем выполняться. На практике вибрации возникают всегда, когда различные части станка действуют друг на друга. По мере того как станок становится все более и более изношенным, имеют место изменения в его динамических характеристиках. Это означает, что в различные периоды срока службы станка могут возникать новые типы вибраций. Вибрации могут приводить к плохой шероховатости поверхности обрабатываемой детали, дальнейшему износу станка и инструментов, имеющему в наихудшем случае в качестве своего последствия не подлежащую ремонту поломку.

Во время обработки металлических материалов возникают также проблемы, вызванные высоким уровнем шума, порождаемого вибрациями от обработки, и шумом станка. Инструменты, которые использовались до настоящего времени, не имели встроенных или впоследствии добавленных демпфирующих компонентов такого типа, чтобы было возможно достаточное ослабление шума и вибраций. Важно иметь возможность удалять основные составляющие шума от вибраций в интервале частот, который неудобен для уха человека. Желательно, чтобы уровень шума был снижен до уровня ниже 80 децибел.

Расположение демпфирующего вибрации материала в продольной канавке на резцедержателе было известно ранее из документа US 2426359. Цель состоит в том, чтобы полностью демпфировать вибрации или, по меньшей мере, значительно их снизить.

Ранее из документа WO 02/45892 А1 (Фиг.14) известен резцедержатель с демпфирующим элементом. Расстояние между демпфирующим элементом и телом инструмента таково, что во время обработки допускается относительное движение между телом инструмента и демпфирующим элементом.

Ранее из документа US 5033340 А известен резцедержатель для нескольких инструментов. На соединяющей поверхности между каждым инструментом и резцедержателем имеется апертура, и в этой апертуре расположена конструкция «демпфирующий сэндвич». Эта конструкция состоит из чередующихся слоев стали и вязкоупругого материала. Считается, что эта конструкция снижает шум.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является SU 536890, в котором раскрыт резцедержатель для размещения в операционном станке, содержащий вал, предназначенный для установки в резцедержателе станка, головную часть, на которой расположен режущий инструмент, и выполненный из вязкоупругого материала элемент, через который режущий инструмент взаимодействует с операционным станком, при этом элемент из вязкоупругого материала расположен, по меньшей мере, на частях поверхности вала, предназначенных для взаимодействия с операционным станком.

Предшествующие попытки решить проблему вибраций содержали, таким образом, сложные решения с грузами и жидкостями в полостях в резцедержателе, предназначенными для того, чтобы колебаться в противофазе по отношению к нежелательным вибрациям и таким способом нейтрализовать их. Другие решения демонстрируют материал, расположенный на поверхности резцедержателя, предназначенный, чтобы таким же образом колебаться в противофазе для нейтрализации вибраций. Эти решения, даже если они вообще возможны, обычно включают в себя трудоемкие процедуры измерений и процедуры испытаний прежде, чем бывают найдены подходящий материал и свойства.

Один аспект настоящего изобретения заключается, таким образом, в том, чтобы получить резцедержатель с характеристиками, необходимыми для демпфирования вибраций, более простым способом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С этой целью настоящее изобретение демонстрирует резцедержатель для размещения в операционном станке, содержащий вал, предназначенный для установки в резцедержателе станка, головную часть, на которой расположен режущий инструмент, и выполненный из вязкоупругого материала элемент, через который режущий инструмент взаимодействует с операционным станком, при этом элемент из вязкоупругого материала расположен, по меньшей мере, на частях поверхности вала, предназначенных для взаимодействия с операционным станком, и прикреплен к носителю, который прикреплен к поверхности вала.

Таким образом, резцедержатель не находится в контакте «металл-металл» с операционным станком и поэтому в значительной степени обладает характеристиками, необходимыми для демпфирования вибраций.

В дополнительном варианте реализации резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением элемент из вязкоупруго материала окружает поверхность вала.

В дополнительном варианте реализации резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением элемент из вязкоупругого материал разделен на ряд шайб, расположенных внутри вала и следом друг за другом.

В дополнительном варианте реализации резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением снаружи соосно с элементом из вязкоупругого материала расположена металлическая трубка, предназначенная для того, чтобы амортизировать и выравнивать давление во время прикрепления.

В дополнительном варианте реализации резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением элемент из вязкоупругого материала имеет выступы, расположенные в канавках на поверхности вала, идущих вдоль продольной оси вала.

В дополнительном варианте реализации резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением элемент из вязкоупругого материала наклеен на поверхность вала.

В дополнительном варианте реализации резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением шайбы пробиваются.

В альтернативном варианте реализации резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением вал и головная часть являются двумя отдельными частями, соединенными через элемент из вязкоупругого материала.

В дополнительном варианте осуществления изобретения элемент из вязкоупругого материала закреплен на валу и на головной части посредством склеивания.

В дополнительном варианте осуществления изобретения вал снабжен полостью.

В дополнительном варианте осуществления изобретения полость высверлена в форме цилиндра.

Выяснено, что в случае резцедержателя в соответствии с настоящим изобретением по сравнению с традиционным резцедержателем может быть получено ослабление вибраций от 500 до 600%.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - резцедержатель в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - резцедержатель в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - поперечное сечение вала в модификации резцедержателя, соответствующего Фиг.1 и 2, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 - резцедержатель в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обратимся к Фиг.1, согласно которой первый вариант осуществления изобретения образован резцедержателем (1), состоящим из вала (2) и головной части (3). На головной части (3) подразумевается располагать режущий инструмент. Вал (2) резцедержателя (1) снабжен элементом из вязкоупругого материала (4) вокруг его поверхности (5). Элемент из вязкоупругого материала (4) в этом варианте осуществления изобретения имеет форму листа или ленты имеющих толщину в несколько десятых долей миллиметра и обмотанных вокруг материала-носителя, такого как алюминиевая пластина, обмотанного вокруг поверхности (5) и прикрепленного к этой поверхности при помощи клея или аналогичным образом. Вокруг элемента из вязкоупругого материала (4) расположена необязательная стальная трубка (6), предназначенная для более равномерного распределения монтажных усилий при прикреплении резцедержателя (1) к операционному станку. Радиус вала (2) может быть меньше, чем радиус головной части (3), и материал-носитель и лист вместе с толщиной стальной трубки (6) могут быть эквивалентны этой разнице, что, таким образом, обеспечивает то, что внешняя поверхность стальной трубки находится в контакте с поверхностью головной части (3). Также возможно прикрепить эти элементы на вал резцедержателя традиционной конструкции. Кроме того, элемент из вязкоупругого материала может окружать как можно большую часть резцедержателя, что, как было доказано, дает дополнительные демпфирующие эффекты.

Обратимся теперь к Фиг.2, согласно которой второй вариант осуществления изобретения образован резцедержателем (1). Вал (2) резцедержателя (1) снабжен элементом из вязкоупругого материала (4) на его поверхности (5). Элемент из вязкоупругого материала (4) в этом варианте осуществления изобретения сконструирован как ряд шайб, надетых на вал (2) и расположенных следом друг за другом. Шайбы (7) прикреплены на материал-носитель, такой как алюминиевая пластина, обернутый вокруг поверхности (5) и прикрепленный к этой поверхности при помощи клея или аналогичным образом. Вокруг шайб (7) может быть или может не быть расположена стальная трубка (6), предназначенная для более равномерного распределения монтажных усилий при установке резцедержателя (1) в операционный станок. Радиус вала (2) так же, как в варианте осуществления изобретения в соответствии с Фиг.1, меньше, чем радиус головной части (3) таким образом, что внешняя поверхность стальной трубки (6) соприкасается с поверхностью головной части (3).

Обратимся к Фиг.3, на которой изображена модификация, подходящая к обоим вариантам осуществления изобретения, соответствующим Фиг.1 и Фиг.2. Вязкоупругий материал (4) снабжен в данном случае продольными шлицеобразными выступами (8), имеющими эквивалентные им продольные канавки (9) на поверхности (5) вала. Выступы (8) вклеены в канавки (9). Может иметься один или несколько выступов. В модификации на Фиг.3 показано 3 выступа, что можно считать подходящим количеством. Выступы (8) предназначены для того, чтобы удерживать элемент из вязкоупругого материала/шайбы (4/7) от поворота вокруг вала (2) во время работы.

Обратимся теперь к Фиг.4, согласно которой третий вариант осуществления изобретения образован резцедержателем (1). Резцедержатель физически разделен на две части: выступающую вперед головную часть (3), предназначенную для размещения режущего инструмента, и находящийся сзади вал (2), предназначенный для установки в операционный станок. Вал (2) и головная часть (3) отделены друг от друга элементом из вязкоупругого материала (4). Элемент из вязкоупругого материала (4) прикрепляется к каждой из двух частей (2), (3) посредством склеивания. Элемент из вязкоупругого материала (4) может быть расположен в любом месте на резцедержателе между местом прикрепления режущего инструмента на переднем конце резцедержателя и областью, предназначенной для установки в операционный станок. Предпочтительно, чтобы элемент из вязкоупругого материала (4) был расположен на переднем конце таким образом, как это показано на Фиг.4. В этом варианте осуществления изобретения элемент из вязкоупругого материала (4) может иметь форму листа или ленты с толщиной в несколько десятых долей миллиметра, и он может также быть прикреплен на материал-носитель, такой как алюминиевая пластина, который прикреплен к одной из частей (2), (3) при помощи клея или аналогичным образом. Элемент из вязкоупругого материала (4) в таком случае прикрепляется к другой части (2), (3).

Было доказано, что демпфирующие свойства могут быть дополнительно улучшены, если снабдить вал резцедержателя полостью предпочтительно в форме просверленного цилиндра.

Вибрации могут быть устранены за счет выполненной соответствующим образом конструкции элемента из вязкоупругого материала.