RU1816533C - Способ обработки эллипсных поверхностей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к механообра- ботке и может быть использовано дл  обработки простых и сложных эллипсных поверхностей. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей. Резец устанавливают в резцовую головку (РГ), ось ее вращени  располагают под непр мым углом к оси обрабатываемого вала. РГ сообщают вращение вокруг ее оси и одновременно согласованное перемещение вдоль ее оси. РГ установлена в подшипниках с возможностью вращени  и одновременного осевого перемещени ДЦуп и резец установлены в РГ с возможностью радиальной регулировки. Их вершины расположены в одной радиальной плоскости РГ и равноудалены от ее оси. Рабоча  поверхность копира - плоска , 2с. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относитс  к механообра- ботке и может быть использовано дл  обработки как простых эллипсных поверхностей, так и сложных - состо щих из совокупности эллипсоидов вращени  и эллипсных канавок с различными параметрами.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей и уменьшение себестоимости обработки.

Указанные цели достигаютс  тем, что обрабатываемой детали сообщают вращение , а вершине режущего инструмента - движение подачи по эллипсной траектории. Последнюю располагают в плоскости проход щей через ось обрабатываемой детали.. При этом инструмент устанавливают в резцовой головке. Ось вращени  головки располагают под непр мым углом к оси обрабатываемой детали. Головке сообщают перемещение вдоль ее оси и одновременное вращение вокруг ее оси (движение круговой подачи). Скорость осевого перемещени  резцовой головки v определ ют по выражению

v r wctga-sinp,

0)

где г- рассто ние от вершины инструмента до оси вращени  головки - мала  полуось эллипса;

ы - углова  скорость головки;

а- угол между ос ми вращени  головки и обрабатываемой детали;

р - угол поворота головки от ее исходного положени .

При обработке эллипсной канавки угол между ос ми вращени  головки и обрабатываемой детали а определ ют по выражению

ел ы со

a arcsin Za).

(2)

где а - глубина эллипсной канавки;

b - ширина ее.

При обработке эллипсоида вращени  угол а определ ют по выражению

а arc sin

R

где г - рассто ние от вершины инструмента до оси вращени  головки - мала  полуось эллипсоида вращени ;

R - больша  полуось эллипсоида.

Указанные цели достигаютс  также тем, что устройство включает в себ  резцедерж- ку с установленным в ней инструментом и копир, к рабочей поверхности которого поджат щуп. .Резцедержка выполнена в виде резцовой головки, котора  установлена в подшипниках с возможностью ее вращени  и одновременно.осевого перемещени . Щуп и инструмент установлены в головке с возможностью регулировки их положени  в радиальном направлении. Вершины щупа и инструмента расположены в одной радиальной плоскости резцовой головки и равноудалены от ее оси. Рабоча  поверхность копира выполнена плоской.

При обработке эллипсной канавки вершина инструмента должна быть направлена от оси вращени  резцовой головки наружу .

При обработке эллипсоида вращени  вершина инструмента должна быть направлена к оси вращени  резцовой головки. Таким образом, способ имеет следующие отличительные признаки: ось вращени  резцовой головки (РГ) устанавливают под непр мым углом;« к оси обрабатываемой детали; рг сообщают одновременно перемещение вдоль и вокруг ее оси; скорости движений РГ по п.2 согласовывают по уравнению (1); угол а подсчитывают по уравнению (2); угол а подсчитывают по уравнению (3). РГ установлена с возможностью ее вращени  и одновременно осевого перемещени ; щуп и инструмент установлены в РГ с возможностью регулировки в радиальном направлении ; вершины щупа и инструмента расположены в одной плоскости и равноудалены от оси РГ; рабоча  поверхность копира - плоска .

На фиг.1 показан разрез устройства дл  обработки эллипсных канавок по оси резцовой головки (РГ); на фиг.2 - вид В по фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б по фиг.1; на фиг.4,5- расчетные схемы дл  вы вода формулы (2); на фиг.6- несимметрична  эллипсна  канавка; на фиг.7 - разрез устройства дл  обработки эллипсоидов вращени  по оси РГ; на фигб - разрез Г-Г по фиг.7; на фиг.9 - разрез Г-Г по фиг.7 (вариант обработки несимметричного эллипсоида).

Дл  облегчени  описани  сущности способа дадим вначале описание принци

пиальной конструкторской схемы устройства дл  его реализации (по пп.4,5 формулы изобретени ). Оно включает в себ  резцовую головку 1 (фиг.1). установленную в подшипниках 2 с возможностью поворота вокруг оси 0-0 и одновременного перемещени  вдоль этой оси. Подшипники 2 и копир 3 с рабочей плоскостью А установлены в корпусе устройства (на фиг. не показан). В оправке 1 установлены в одной радиальной плоскости щуп 4 и резец 5, вершина которого направлена от оси 0-0 наружу. Вершины щупа 4 и резца 5 равноудалены от оси 0-0. Предусмотрена, возможность регулировки их положени  в радиальном направлении (на фиг. не показано). Пружина 6 посто нно поджимает вершину щупа 4 к рабочей плоскости А копира 3. На головке 1 закреплена руко тка 7.

Устройство устанавливают на суппорте станка токарного типа так, чтобы Плоскость А щупа 3 была параллельна оси обрабатываемой детали 8, а вершина резца 5 лежала в плоскости, параллельной плоскости А и про- 25 ход щей через ось детали 8. Из фиг.1 видно, что

10

15

20

sin а , .

(4)

где h - рассто ние между вершинами щупа и резца.

Устанавливают вершины режущего инструмента 5 и щупа 4 на рассто нии г от оси вращени  0-0 РГ 1. Это рассто ние равно малой полуоси эллипса.

Угол а рассчитывают по формуле (2). Ее вывод дан ниже

Обрабатываемой детали 8 сообщают вращение. С помощью руко тки 7 поворачивают РГ 1 из положени  I (фиг.2,3) в положение II и далее - в положение III. Вершина резца 5 будет перемещатьс  вь плоскости, параллельной плоскости А и проход щей через ось обрабатываемой детали, и описывать траекторию симметричного эллипса (фиг.З), полуоси г и R которого наход тс  в соотношении (3).

При обработке канавки за несколько рабочих ходов периодически осуществл ют поперечную подачу РГ на деталь,

Из фиг.2 имеем

-со5(р(5) cos y r(1-cos (р) (6) Из фиг.1 имеем L p-ctgrt (7)

С учетом выражени  (6) L r-etgor (1-cosy)

(8)

Осева  скорость будет равна первой производной L по времени t:

dL .. d r-Ctdo(11 - COS) .

dt

w

(9).

Вз в эту производную, Получаем уравнение (1):

о

v r4wctga-sinp, где ft)- углова  скорость, она равна

,, 7Г П

т г

(Ю)

где п - частота вращени  РГ 1 вокруг ее оси.

Рассмотрим ABD на фиг.4 . ВнемАВ-х г-а(11)

0

5

0

5

вращени  РГ устанавливают под непр мым углом а к оси обрабатываемой детали (если угол ло a 90°, то на детали будет формироватьс  радиусна  канавка). Угол подсчитывают по уравнению (2). РГ сообщают одновременное движение: перемещение вдоль ее оси и вращение вокруг этой же оси. Скорости этих движений должны быть согласованы по уравнению (1). В этом случае вершина инструмента будет описывать эллипс , лежащий в плоскости. Эту плоскость размещают так, чтобы она проходила через ось обрабатываемой детали.

Описанный способ можно реализовать с помощью различных конструкций при использовании инструмента в четко выраженной вершиной: проходного резца, алмазного выглаживател , шарикового накатника и т.п.

П р и м е р 1. Необходимо обработать эллипсную кольцевую канавку с параметрами (фиг.З): мм. мм, мм.

По формуле (2) определ ем угол cti:

.

VAir- АВ

(12)

(13)

С учетом выражени  (11) и (12) перепи- 30 шем уравнение (13) в виде

с/2 -Vr - х т/г - (г - af Vr4 - г + 2ar - az V2ar - a

Vad - a

(d-a)(14)

fr

Из выражени  (14) находим величину с:

(15)

Va(d-a)

Из ДОЕР(фиг.5) видно, что 5 п«-§ Ј

(16)

С учетом выражени  (15) перепишем уравнение (16) в виде

. „ 2Va(d-a) Sln а - (17)

Из выражени  (17) можно найти угол о, получаем формулу (26).

Таким образом, дл  реализации способа по пп.1,2 формулы изобретени  необходимо использовать резцовую головку. Ось

sin arc sin 0,846

30

ai 57°47

П р и м е р 2. Необходимо обработать несимметричную эллипсную кольцевую канавку (фиг.6) с параметрами; мм, мм, MM, D2 40 мм.

По формуле (2) определ ем углы

01 57°47 , 02 39°23 .

Вначале устанавливаем угол а и обра- батываем левую зону по фиг.6. Затем устанавливаем угол «2 и обрабатываем правую зону эллипсной кольцевой канавки.

На фиг.7, 8 показана принципиальна 

конструктивна  схема устройства дл  обработки эллипсоида вращени  (по п.п.4,6 формулы изобретени ). Его конструкци 

идентична конструкции вышеописанного

устройства по фиг.2. Отличие состоит в том,

что РГ 1 выполнена изогнутой. В этом изгибе установлен резец 5. вершина которого

направлена к оси 0-0 РГ 1.

Вершину резца 5 и щупа 4 устанавливают на рассто нии г от оси 0-0, которое должно быть равно малой полуоси эллипсоида. УГОЛ рассчитывают по уравнению (3) (п.З формулы изобретени ). Обрабатываемой детали 8 сообщают вращение. С помощью руко тки 7 поворачивают оправку 1 вокруг оси 0-0 из положени  I (фиг.8) в положение II и далее - в положение III. Вершина резца

5 (вместе с вершиной щупа 4) будет перемещатьс  в плоскости, параллельной плоскости А, и описывать в ней траекторию симметричного эллипса,

При обработке несимметричного эллипса обрабатывают сначала одну его часть, установив угол сп, (фиг.9), а затем - другую, установив угол rxi.

Устройство легко и быстро перенастраиваетс  на обработку эллипсоида с новыми параметрами:

1. Вершины щупа 4 и резца 5 устанавливают от оси 0-0 на рассто нии г, равном малой полуоси эллипсоида.

2. Устанавливают угол а по выражению (3),

Вместо резца 5 може.т быть установлен другой инструмент с четко выраженной вершиной , например, выглаживатель, или шариковый накатник.

Таким образом, предложенные способ и устройство имеют следующие преимущества перед прототипом: универсальность (широкие технологические возможности). Это ведет к уменьшению сроков подготовки производства и себестоимости детали. Это .ведет к возможности его использовани  в единичном и мелкосерийном производстве .

Формул а изобретени 

Claims (6)

1. Способ обработки эллипсных поверхностей , включающий вращение заготовки и подачу инструмента, при этом вершине инструмента задают эллипсную траекторию движени , расположенную в плоскости, проход щей через ось обрабатываемой детали , отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических .возможностей и снижени  себестоимости обработки, используют инструмент, установленный в резцовой головке, ось вращени  которой расположена под непр мым углом к оси заготовки , при этом головке сообщают осевое перемещение и одновременное вращение вокруг оси, причем скорость v, осевого перемещени  резцовой головки определ ют по зависимости

)-ctga-siny ,

где г- рассто ние от вершины инструмента, до оси вращени  головки;

ы углова  скорость головки:

а- угол между ос ми вращени  головки и заготовки:

р - угол поворота головки от ее исходного положени ..

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с  

тем, что угол между ос ми вращени  головки и заготовки определ ют по зависимости

ct arcsln

2Va(2r - а)

где а - глубина эллипсной канавки; b - ширина эллипсной канавки.

3. Способ по п.1,отличающийс  тем, что угол между ос ми вращени  головки и заготовки определ ют по зависимости

а arcsln r/R ,

где г- рассто ние от вершины инструмента до оси вращени  головки, равное малой по- луоси эллипсоида вращени ;

R - больша  полуось эллипсоида вращени .

4. Устройство дл  обработки эллипсных поверхностей, содержащее резцедержатель с установленным в нем инструментом, щуп, св занный с резцедержателем и предназначенный дл  посто нного взаимодействи  с рабочей поверхностью копира, отл и- чающеес  тем, что, с целью расширени 

технологических возможностей и снижени  себестоимости обработки, резцедержатель выполнен в виде резцовой головки, установленной в подшипниках с возможностью вращени  и осевого перемещени , при этом щуп

и инструмент установлены на головке с возможностью регулировки их положени , а вершины щупа и инструмента расположены в одной плоскости и равноудалены от оси головки , причем рабоча  поверхность копира

выполнена плоской.

5. Устройство по п.4, отличающее- с   тем, что вершина инструмента направлена от оси вращени  резцовой головки.

6. Устройство по п.4, отличакущее- с   тем, что вершина инструмента направлена к оси вращени  резцовой головки.

фиг. В

4 4

Граница