izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2019-23-6-45-55izvestswsu-658Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceДемпфирующие резцы c варьированием жесткостиDamping Cutters with Varying StiffnessМалыхинВ. В.MalykhinV. V.

Малыхин Виталий Викторович, кандидат технических наук, доцент

ул. 50 лет Октября, 94, г. Курск, 305040

Vitaliy V. Malykhin, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor

Kursk

malykhin1946@mail.ruЯцунЕ. И.YatsunE. I.

Яцун Елена Ивановна, кандидат технических наук, доцент

ул. 50 лет Октября, 94, г. Курск, 305040

Elena I. Yatsun, Cand. of Sci. (Engineering),  Associate Professor

Kursk

НовиковС. Г.NovikovS. G.

Новиков Сергей Георгиевич,  кандидат технических наук, доцент

ул. Маяковского,  85, г.Курск, 305009

Sergey G. Novikov, Cand. of Sci. (Engineering),  Associate Professor

Kursk

ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»Southwest State UniversityЧОУ ВО «Региональный открытый социальный институт»Public Educational Institution “Regional Open Social Institute”2019220220202364555Copyright © Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г., 20202020Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г.Malykhin V.V., Yatsun E.I., Novikov S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/658Цель исследования

Цель исследования. Улучшение формообразования поверхностей лезвийным инструментом является актуальной задачей, так как трудоемкость обработки точением составляет доминирующую часть всех видов обработки. Вибрации в процессе токарного точения являются следствием преждевременного износа инструмента и увеличения шероховатости поверхностей деталей. Новые конструкции резцов для снижения вибраций, возникающих в процессе резания, увеличения их стойкости и повышения качества обработки представляют практический и научный интерес. Целью и задачами предлагаемой конструкционной линейки демпфирующих резцов с регулируемой (управляемой) жесткостью являются: совершенствование конструкций режущего инструмента, позволяющих увеличить его стойкость за счет гашения вибраций; создание эффективных технологических процессов резания материалов, повыша-ющих качество обработки; улучшение эксплуатационных характеристик резцов.

Методы

Методы. Существующие конструкции виброгасящих резцов с упругими демпфирующими вставками постоянной жесткости, в которых установлены державка или оправка с режущей пластиной, не отвечают необходимым требованиям по эффективности снижения вибраций из-за невозможности варьирования жесткостью инструмента, кроме того, велика трудоемкость подготовки резцов к работе и демонтажу. Предложены инновационные конструкции резцов с регулируемой (управляемой) жесткостью.   

Результаты

Результаты. Разработанная линейка виброогасящих резцов с варьированием жесткости и учетом недостатков существующих конструкций позволяет, в зависимости от обрабатываемого материала и технологических режимов резания, управлять частотами вибраций возмущающей силы и составных компонентов инструментальной системы, что исключает неконтролируемый рост амплитуды колебаний и значительно продлевает работоспособность резцов с высоким качеством обработки. Разработанные существующие и предложенные новые конструкции демпфирующих резцов позволили составить их классификацию, что дает возможность вести исследования по их совершенствованию.

Заключение

Заключение. Предлагаемые демпфирующие резцы с варьируемой жесткостью отвечают поставленным целям и задачам. Теоретические исследования и промышленные испытания, простота конструкций и технологий изготовления новых демпфирующих резцов позволяют рекомендовать  их для внедрения в производство. 

Purpose of research

Purpose of research.  Improving surfaces' forming by a blade tool is an up-to-date task. Labour intensity of turning processing is a dominant part of all working. Vibrations during turning work are the result of premature tool wear and increased surface roughness of the parts. New cutter designs are of practical and scientific interest. They can reduce vibrations occurring during cutting, increase their persistence and improve processing quality. The aim and objectives of this proposed structural line of damping cutters with adjustable (controlled) rigidity are improvement of cutting tool structures, which allow to increase its resistance due to vibration damping; creation of efficient technological processes of cutting materials, which improve quality of treatment; improved operational characteristics of cutters.

Methods

Methods. Existing structures of vibration damping cutters with elastic damping pieces of constant rigidity, in which holder or mandrel with cutting plate is installed, do not have necessary requirements for efficiency of vibration reduction due to impossibility of tool stiffness variation. Besides, there is high labour intensity of cutters preparation for operation and dismantling. Innovative cutter designs with adjustable (controlled) rigidity are presented.

Results

Results. The developed line of vibration-quenching cutters with rigidity variation and taking into account disadvantages of existing structures makes it possible to control vibration frequencies of perturbating force and components of a tool system which excludes uncontrolled growth of vibration amplitude and significantly prolongs efficiency of cutters with high quality of processing. It depends on processed material and cutting process modes. Existing and new designs of damping cutters make it possible to classify them. So it is possible to carry out research on their improvement.

Conclusion

Conclusion. Proposed damping cutters with varying rigidity meet goals and objectives. According to theoretical research and industrial tests, simplicity of structures and technologies of new damping cutters manufacturing it is possible to implement them into production. 

обработка лезвийным инструментомдемпфирующий резецвиброгашениеконструкциядержавкавыборказамкнутая эластичная оболочкаустойчивость резаниякачество обработкиblade tool machiningdamping cuttervibroclearingdesignholderselectionclosed elastic covercutting stabilityprocessing qualityReferencesИнструментальное обеспечение процессов механической обработки твердыми сплавами и композитами: монография / Е.И. Яцун, В.В. Малыхин, О.С. Зубкова, С.Г. Новиков. Курск, 2016. С.160-124.Yatsun E.I., Malykhin V.V., Zubkova O.S. Novikov S.G. Instrumental'noe obespechenie protsessov mekhanicheskoi obrabotki tverdymi splavami i kompozitami [Tool support of machining processes with hard alloys and composites]. Kursk, 2016, pp.160-124 (In Russ.).Пат. 2009768 Российская Федерация, МПК5 В23В27/00. Резец / Рогов В.А.; заявитель и патентообладатель Российский университет дружбы народов. №5014352/08; заявл. 02.12.91; опубл. 30.03.94. 3 с.Rogov V.A. Rezets [Cutter]: Patent RF, no. 2009768, 1994.Пат. 2280542 Российская Федерация, МПК7 В23В27/00. Резец / Васин Л.А., Бородкин Н.Н.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Тульский государственный университет (ТулГУ). 25.04.2005; опубл. 27.07.2006. 4 с.Vasin L.A., Borodkin N.N. Rezets [Cutter]: Patent 2280542 RF, MPK7 V23V27/00/ applicant patent holder GOU VPO Tula State University (TulSU), 25.04.2005; publ. 07.27.2006 (In Russ.).Пат. 2287405 Российская Федерация, МПК В23В27/10. Резец / Полежай- кин Г.М., Ладошкин Н.А., Фомин А.Г., Полежайкин И.Г., Ефаньева Т.Г.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева. №2005 124 690/02; заявл. 02.08.2005; опубл. 20.11.2006. 3 с.Polezhaikin G.M., Ladoshkin N.A., Fomin A.G., Polezhaikin I.G., Efanyeva T.G. Rezets [Cutter]: Patent 2287405 RF, MPK V23V27/10/ applicant patent holder GOU VPO Mordovian State University named after N.P. Ogareva, 11.20.2006 (In Russ.).Пат. 2107588 Российская Федерация, МПК В23В27/16. Резец / Войтенко В.Г., Татаркин Е.Ю., Ситников А.А.; заявитель и патентообладатель Алтайский государственный университет. №96123454/02; заявл. 15.12.96; опубл. 27.03.98. 3 с.Voitenko V.G., Tatarkin E.Yu., Sitnikov A.A. Rezets [Cutter]: Patent 2107588 RF, MPK V23V27/16/ applicant patent holder Altai State University, 03.27.1998. (In Russ.).Пат. 2 457 078 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00. Универсальный демпфирующий резец/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И.[и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет». № 2010 145193/02; заявл. 03.11.2010; опубл.27.07.2012, Бюл. № 21.Novikov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I. [et al.] Universal'nyi dempfiruyushchii rezets [Universal damping tool]: Patent 2 457 078 RF, IPC51 V23V27 / 00 / applicant patent holder FSBEI HPE Southwest State University, 27.07.2012 (In Russ.).Пат. 2 596 546 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00. Демпфирующий резец/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И. [и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет». № 2015114 463/02; заявл. 20.04.2015; опубл. 10.09.2016, Бюл. № 25.Novikov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I. [et al.] Dempfiruyushchii rezets [Damping tool]: Patent 2 596 546 RF, IPC51 V23V27 / 00, / applicant patent holder of FSBEI HPE Southwest State University, 10.09.2016 (In Russ.).Пат. 2 457 077 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00. Демпфирующий резец/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И. [и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет». № 2011 106 621/02; заявл. 22.02.2011; опубл. 27.07.2012, Бюл. № 21.Novikov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I. [et al.] Dempfiruyushchii rezets [Damping tool]: Patent 2 457 077 RF, IPC51 V23V27 / 00, applicant patent holder of FSBEI HPE Southwest State University. 27.07.2012 (In Russ.).Пат. 2582403 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00. Демпфирующий резец/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И. [и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет». № 2015 103203/02; заявл. 03.02.2015; опубл. 27.04.2016, Бюл. № 12.Novikov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I. [et al.] Dempfiruyushchii rezets [Damping tool]: Patent 2582403 RF, IPC51 V23V27 / 00, applicant patent holder of FSBEI HPE Southwest State University. 04.27.2016 (In Russ.).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.Emelyanov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I., Novikov S.G. Dempfiruyushchie reztsy postoyannoi zhestkosti i uprugoi svyaz'yu s sistemoi «Stanok - instrument – detal'» [Damping cutters of constant stiffness and elastic connection with the system "Machine - tool - part"]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki = Bulletin of Tula State University. Technical Science, 2017, vol. 8, pt. 2. pp. 22-31 (In Russ.).Пат. 2 535196 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00. Демпфирующий резец с управляемой жесткостью / С.Г. Новиков, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун [и др.]; патентообладатель ФБОУ ВПО «Юго-западный государственный университет». №2013113649/02; заявл. 26.03.2013; опубл. 10.12.2014, Бюл. №34.Novikov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I. [and others] Dempfiruyushchii rezets s upravlyaemoi zhestkost'yu [Damping tool with controlled stiffness] Patent 2 535196 RF, IPC51 V23V27 / 00, applicant patent holder of FSBEI HPE Southwest State University. 12.10.2014 (In Russ.).Пат. 2 479385 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00, Демпфирующий резец с регулируемой жесткостью/ С.Г. Новиков, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун [и др.]; патентообладатель ФБОУ ВПО «Юго-западный государственный университет». №2011141683/02; заявл. 13.10.2011; опубл. 20.04.2013. Бюл. №11.Novikov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I. [and others] Dempfiruyushchii rezets s reguliruemoi zhestkost'yu [Damping cutter with adjustable stiffness] Patent 2 479385 RF, IPC51 V23V27 / 00, / applicant patent holder of FSBEI HPE Southwest State University. 13.10.2011 (In Russ.).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.Yatsun E.I., Malykhin V.V., Novikov S.G. Razrabotka i issledovanie konstruktsii dempfiruyushchikh reztsov [Development and research of structures of damping incisors]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki = Bulletin of Tula State University. Technical Science, 2016, vol. 8, pt. 1, pp.287-296 (In Russ.).Пат. 2 511 193 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00. Универсальный демпфирующий резец с регулируемой жесткостью / С.Г. Новиков, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун [и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет». № 2012144043/02; заявл. 16.10.2012; опубл.10.04.2014, Бюл. №10.Novikov S.G., Malykhin V.V., Yatsun E.I. [and others] Universal'nyi dempfiruyushchii rezets s reguliruemoi zhestkost'yu [Universal damping cutter with adjustable stiffness] Patent 2 511 193 RF, MPK51 V23V27 / 00, applicant patent holder of FSBEI HPE Southwest State University. 10.04.2014 (In Russ.).Пат. 2 621 939 Российская Федерация, МПК51 В23В27/00. Универсальный демпфирующий резец с управляемой жесткостью / С.Г. Новиков, В.В. Малыхин, Е.И. Яцун [и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет». № 2015116208/02; заявл. 28.04.2015; опубл.08.06.2017, Бюл. №16.Universal'nyi dempfiruyushchii rezets s upravlyaemoi zhestkost'yu: pat. 2621939, Ros. Federatsiya: IPC51 V23V27/00 / S.G. Novikov, V.V. Malykhin, E.I. Yatsun [et al.]; zayavitel' patentoobladatel' GOU VPO Yugo-Zapadniy gosudarstvennyi universitet (SWSU) [Universal damping tool with controlled stiffness]: Pat. 2621939 ROS. Federation: IPC51 V23V27/00 S.G.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.