RU1838047C

RU1838047C - Способ механической обработки и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: RU1838047C
Application number: SU894757061A
Authority: RU
Inventors: Сергей Григорьевич Лакирев; Сергей Геннадьевич Чиненов; Татьяна Петровна Соловьева
Original assignee: Сергей Геннадьевич Чиненов
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1993-08-30

Description

том по п.1 формулы изобретени ; на фиг,б - разрез А-А на фиг.5; на фиг.7 - схема обработки отверсти с максимальным диаметром; на фиг.8 - разрез Б-Б на фиг,7; на фиг.9 схема выполнени некруглого отверсти по п.2 формулы изобретени ; на фиг. 10-12 - разрезы А-А, , А2-А2 на фиг.9 дл различных положений инструмента и эксцентрика; на фиг.13-16 - схемы определени скорости вращени эксцентрика по отношению к скорости вращени инструмента или заготовки; на фиг. 17 - схема обработки некруглого вала по п.2 формулы изобретени ; на фиг. 18-20 - разрезы А-А, , A2-A2 фиг. 17 дл различных положений инструмента и эксцентрика; на фиг.21 - схема обработки некруглого отверсти по п.З формулы изобретени при вращении эксцентрика и инструмента в противоположных направлени х; на фиг.22-24 - разрезы А-А, Ai-A. A0-A2 фиг.21 дл различных положений инструмента и эксцентрика; на фиг.25-28 - схемы дл определени скорости вращени эксцентрика по отношению к скорости вращени инструмента или заготовки при их вращении в противоположных направлени х; на фиг.29, 31 - схемы способа обработки некруглых отверстий по п.4 формулы изобретени при вращении эксцентрика вокруг оси, перпендикул рной основной плоскости режущей части двухлезвийного инструмента; на фиг.ЗО - вид по стрелке А на фиг.29; на фиг.32 - вид по стрелке Б на фиг.31; на фиг.ЗЗ - схема способа обработки эксцентричного вала по п.5 формулы изобретени ; на фиг,34-36 - разрезы А-А, Ai-Ai, Аг-Аа на фиг.ЗЗ дл различных положений заготовки и эксцентрика; на фиг.37 - схема способа обработки некруглых винтовых валов по п,6 формулы изобретени ; на фиг.ЗЗ - вид по стрелке А на фиг,37; на фиг.39 - схема обработки по п.б (положение при повороте на 45°); на фиг.40 - вид по стрелке Б на фиг.39; на фиг.41-44 - схемы дл определени скорости вращени эксцентрика по отношению к скорости вращени инструмента или заготовки; на фиг.45 - общий вид с осевым разрезом сверлильной головки; на фиг.46 разрез А-А на фиг.45; на фиг.47 - разрез Б-Б на фиг,45.

При обработке фасонных валов заготовке 1, закрепленной в патроне 2, придаетс вращательное движение резани с угловой скоростью (Уз- Корпус 3 инструментальной гваовки устанавливают на суппорте 4 станка с возможностью плавани в радиальном относительно заготовки 1 направлении и придают ему поступательное движение подач - S, На корпусе 3 инструментальной головки жестко закрепл ют резцы 5 и 6. таким образом, что основные плоскости этих резцов совпадают между собой и плоскостью , проход щей через ось заготовки 1, причем задние поверхности резцов 5 и 6 направл ют в противоположные стороны, а резцы расположены оппозитно относительно оси корпуса 3. На корпусе 3 инструментальной головки закрепл ют с возможностью поворота вокруг его оси кольцо 7 с прикрепленным к нему эксцентриком 8, центр массы (тэ) которого расположен на радиусе R3, относительно оси

заготовки, с асью кольца контактирует поводок 9, закрепленный патроне 2 станка и вращающийс чгуг йбвой скоростью заготовки - (Оз J.h. v

При обработке заготовки 1 посредством поводка 9 начинает вращатьс кольцо 7 и эксцентрик 8, за счет чего на эксцентрике по вл етс центробежна сила

Рц Уэ 2 R3 тэ.

В направлении плавани корпуса инструментальной головки воздействует проекци центробежной силы на плоскость плавани

Рц(у) - Уэ 2 Рэ тэ cos г, где т - угол между направлением плавани корпуса инструментальной головки и направлением центробежной силы.

Дл определени диаметра обработанной поверхности необходимо составить уравнение равновеси в направлении п ла- вани инструментальной головки с учетом сип резани и центробежных сил.

X Ру Рц cos т+ РУ1 - РУ2 О,

где РУ1, Ру2 - радиальные силы резани на режущих кромках (см,. Виноградов) РУ1 Сру Sti/2 .

Py2 CpySt2 /2 ,,,„..

где ti, t2 - глубины резани на режущих кромках;

S - подача.

После подстановки в уравнение равновеси имеем

аъ2Яэтэсо8 г -f Cpy|(ti-t2) 0, (1)

где глубины резани на режущих кромках ti d0/2 -pi t2 do/2-/02

где pi, pi - радиус-векторы относительно оси заготовки соответственно первой и второй вершины резцов;

do - диаметр предварительной поверхности заготовки на данной операции,

Уравнение (Т) перепишетс в виде

Oh г R3 глэ cos т Ч- СрУ |- (у - - (у-Л

После решени последнего уравнени относительно тг получим величину угла рас- по/ожени эксцентрика относительно ос- HOI ной плоскости режущей кромки, на кот орый необходимо настроить систему дл по учени : изданного диаметра вала

CpySKf Pi)-(f-p2)

г

arccos

2 th RS тэ

(2)

В общем случае число зубьев может бы ь больше двух, тогда уравнение (2) запи- ше ге в общем виде

г arccos

t(-p,)cos4

ZQfe R3 тэ

гд &L УГОЛ между режущей кромкой, ос- но 1на плоскость которой параллельна направлению плавани инструмента и ра uiyc-вектор которой имеет минимальную

ве.

ичину, и z-той режущей кромкой;

Z - число зубьев инструмента.

Дл двухлезвийного инструмента урав- не ine (1) может быть выражено более про- ). Если обозначить рассто ние между эшинами резцов - А (большее или равное ксимальному диаметру обработанной по- зхности готовой детали на данной опера- и), то величины глубин резани

ст ве

Мс

ве

Ч ол

гд

редел тс из соотношений:

t1 f-AH-, s pi - радиус-вектор на второй режущей

кр омке, соответствующий радиус-вектору

of работанной поверхности.

Tt гда соотношение (1) запишетс в виде

и; б

do

РУГЧ-2

ie-A +

ftfe R3 тэ cos т + С

dp

2

и учитыва , что 2 pi - Dt - диаметру обращенной поверхности в данный момент

+ )0

времени 2

Шз Кэ тэ cos т Сру - (d0 - Di)

,5 2

тс гда дл двукромочного инструмента

г arccos

Сру S (do - Di)

Oh R3 тэ

(4)

10

15

20

25

30

35

40

45

Таким образом измен угол г можно получать валы с переменным диаметром по длине обработки.

Аналогичным образом производитс обработка фасонных по длине отверстий (фиг,5,6,7,8) на станках сверлильной группы.

Заготовку 1 жестко закрепл ют на столе станка, а однолезвийный инструмент 2 - в шпинделе и придают ему вращательное движение резани с угловой скоростью ад и и поступательное движение подач -- S. Рабочую часть 2 инструмента закрепл ют относительно установочной его части 3 посредством шарнира 4, обеспечивающего поворот заготовки в плоскости параллельной основной плоскости режущей части. На рабочей части 3 инструмента на рассто нии j от шарнира закрепл ют кольцо 5 с эксцентриком 6, массой тэ, центр масс которого расположен на радиус R3 от оси рабочей части инструмента и который вращаетс с угловой скоростью, равной скорости инструмента . Центр масс эксцентрика 6 устанавливают под углом т к основной плоскости инструмента и в процессе обработки мен ют величину этого угла.

При обработке заготовки 1, то есть при вращении рабочей части 3 инструмента с угловой скоростью Ши, нэ неуравновешенную массу (тэ) эксцентрика воздействует центробежна сила

Рц УЭ 2 Яэпъ.

В направлении плоскости качани рабочей части инструмента действует проекци центробежной силы на плоскость качани .

Рц(у) 2 RS ППэСОЗ Г),

где т - угол между плоскостью качани рабочей части инструмента и направлением центробежной силы.

Уравнение равновеси в плоскости качани относительно шарнира запишетс в виде

то УЗ 2 Ra тэ cos ri I Сру S (p -f )L 0,

(5)

где L - длина рычага от оси шарнира до места действи силы резани ;

I - длина рычага от оси шарнира до места действи центробежной силы.

После решени последнего уравнени относительно г получим величину угла расположени эксцентрика относительно основной плоскости режущей кромки дл получени заданного диаметра отверсти , С учетом того, что диаметр обработанной поверхности

Di 2pi,

т arccos

LQ)yS(Pi-do)

I 2 ah Ra тэ

Если передаточное отношение сил относительно шарнира обозначить через

и-{,(7) то уравнение (6) перепишетс в виде

г arccos

Сру S (Pi - do)

2fflb2R3U

(8)

В общем случае количество зубьев инструмента может быть более двух, Тогда уравнение (5) перепишетс в виде

Ј т0 йъ2 RS mэcosrtl ) (9)

а угол, при котором обеспечиваетс обработка отверсти с заданным радиус-векто- ром, находитс по соотношению

т arccos

Q:y S 2, (pi - -g-)

ZWs Ra maU

(Ю)

Обща формула дл определени угла отклонени направлени действи центробежной силы от основной плоскости наиболее нагруженной режущей кромки, в которой происходит плавание или качание инструмента, может быть рассчитана по соотношению , пригодному как дл валов (3), так и дл отверстий (10)

т arccos

Cpysil - l

Z УЭ 2 R3 тэ U

(11)

Передаточное отношение - и определ етс по соотношению (7), причем дл плавающего закреплени инструмента и 1.

При обработке многогранных в радиальном сечении отверстий, например на сверлильном станке двухлезвийным инструментом при плавающем его закреплении (фиг.9-12) заготовку 1 жестко закрепл ют на столе станка, а инструмент 2 - в шпинделе станка и придают ему вращательное движение резани с угловой скоростью и поступа- тельное осевое движение подач - S, Инструмент 2 закрепл ют в патроне 3 с возможностью плавани в плоскости, параллельной основной плоскости режущих кромок. На оси инструмента устанавливают

10

15

2Q

25

30

35

40

45

кольцо 4 с возможностью вращени , на котором креп т эксцентрик 5 и придают ему вращение в направлении вращени инструмента с угловой скоростью Уз отличной от угловой скорости вращени инструмента.

Так как эксцентрик 5 вращаетс с угловой скоростью (cod) отличной от угловой скорости инструмента (о), то происходит посто нное изменение угла г между направлением действи центробежной силы и основной плоскостью режущих кромок в которой инструмент плававши в определенные моменты происходит совмещение основной плоскости с направлением центробежной силы/При совмещении обеспечиваетс съем максимального припуска одной из режущих кромок (той режущей кромкой, в направлении которой действует центробежна сила), то есть выполн етс максимальный радиус-вектор обработанной поверхности.

Дл обеспечени последовательной обработки каждой грани обрабатываемой поверхности необходимо, чтобы СО-вмещение направлени центробежной силы с основной плоскостью инструмента осуществл лось через каждые 360°/п градусов поворота инструмента, где п - число граней обработанной поверхности. Соотношение скоростей инструмента или заготовки (в зависимости от того, какой элемент технологической системы совершает главное движение резани } и эксцентричной массы зависит от числа симметрично расположенных режущих кромок инструмента и числа граней обработанной поверхности.

Так при обработке вращающимс одно- лезвийным инструментом {фиг. 13), дл обеспечени последовательной обработки каждой грани необходимо, чтобы при повороте инструмента на угол

,л -360° М---

угол поворота эксцентрика составл л

360°

рн 360°+

При посто нных угловых скорост х вращени инструмента (о) и эксцентрика (Шэ)

&Ь ри . 360° + 360°/п п 1

°Ь ҐМ360°/п или

йэ %(п +1).02)

При обработке вращающимс многолезвийным инструментом, например трех- лезвийным (фиг.14Х дл последовательной обработки каждой грани за каждый оборот инструмента необходимо, чтобы после первоначального положени (основные линии

на cni да

мапьным радиус-вектором следующей за из отселенной, если вести обход в направ- ле ши против направлени вращени инструмента . То есть при угле поворота

чертеже) эксцентрик должен догнать дующую режущую кромку в момент, ког- она достигнет точки заготовки с максиин

струмента

360° 360° 360°

360°Zn

гд| Z - число зубьев инструмента, эющентрик должен повернутьс на угол

360°

n

Тогда отношение скоростей эксцентрик инструмента

Qb рз 360° - 360°/п ы V 360° - 360Vz - 360°/п

Z(n-1) nZ-Z-n

или

-«.-Z&zlL

)

П Ј. i. -П

При обработке с вращающейс заготовкой ((Оз) и работе однолезвийным инстру- м« нтом (фиг. 15} при повороте заготовки на о;ин центральный угол между гран ми эксцентрик должен повернутьс на полный yr m (360°) и зан ть первоначальное положеHi/e

0ь -360°

то

:да

Шэ рэ 360°

ш3 рэ 360%

n

ил и

(14)

Шэ -Ob П.

При обработке с вращением заготовки (GJ,) и работе многолезвийным инструментом , например трехлезвийным (рис. 16), при повороте заготовки на угол

I 360° 360° -jT

эксцентрик должен повернутьс на угол

360° « --

Тсгда

& e360°/Z

°Ь Рз 360VZ - 360°/п

n-Z

w и

Oh -Ш3

05)

Во всех случа х необходимо следить, чтобы число зубьев инструмента было мень- Ш З числа граней детали, так как в ином слу5

10

15

0

5

0

5

0

5

0

5

чае профиль инструмента может не вписатьс в профиль детали.

Дл определени формы обработанной поверхности следует составить уравнение равновеси сил на плоскость, параллельной основной плоскости инструмента. При вращении эксцентричной массы (тэ) с угловой скоростью (фиг.9-12) на эксцентрик и на св занный с ним инструмент воздействует центробежна сила, котора рассчитываетс по соотношению

Рц йЪ22Нэтэ,

где Яэ - радиус расположени центра массы эксцентрика относительно оси вращени .

Под действием центробежной силы, воздействующей на инструмент, его ось смещаетс с оси предварительно обработанного отверсти и противолежащие режущие кромки инструмента срезают в общем случае слои металла различной глубины ti t2 .

Так как инструмент имеет возможность смещатьс только в основной плоскости (плоскости плавани ), то на величину смещени будет вли ть проекци центробежной силы н.з плоскость, параллельную основной

Рц(у) Рц cos (рэ - уЭи).

При обработке на инструмент воздействуют следующие силы: центробежна сила - Рц; неуравновешенна радиальна сила резани - Д Ру; инерционна сила - Ри, воздействующа на центр массы подвижной части наладки при ее движении, с ускорением . Неуравновешенна радиальна сила резани зависит от разности глубин резани на противолежащих режущих кромках инструмента и определ етс по зависимости

ДРу Сру Sz(ti-t2),

где Сру - посто нна радиальных сил резани дл данных условий обработки.

ti p-R0

t2 /5i-R0,

где/э,/91 - радиусы-векторы расположени вершин режущих кромок относительно оси предварительно обработанного отверсти : RO- радиус предварительно обработанного отверсти

R0 Do/2. Так как D р +pi, то

t2 D-p-R0. Тогда

ti-t2 /3-R0-D+p+ Ro 2 р - D, Тогда неуравновешенна сила резани

ЛРУ СРУ Sz(2/3-D).

Под Действием всех сил находитс в-равновесии , то есть (фиг.11)

Ри -t- Рц cos (уъ - /Ч) А Ру(16) здесь сила, инерции

Ри pmz ,

где т - суммарна масса подвижных частей инструментальной наладки (масса эксцентрика и инструмента).

Подставл значени в формулу (16), имеем

-р m + ft, г 2R3m3 cos ( - 0Vt)

- CpySz(2/o-D) или после преобразований

-- . OyS - z

r r m , Cpy Sz D

m R°cos(-)-r

m.

(17)

Так как эксцентрик и инструмент вращаютс с посто нной скоростью, то y%. ufete; рн - one. где te - врем и с учетом соотношени (12) дл однолезвийного инструмента , то есть при Z 1 последнее уравнение примет вид

2

cos (а n ta) +

Р+Р&

m3GV

Вэ

+

m CpySD

m.

m Обозначим

m c CpySD

m

тогда получим дифференциальное уравнение , которое вл етс уравнением вынужденных колебаний с периодической возмущающей силой, измен емой по гармоническому закону,

/94-ub2p-FoCos(ft,ntB) + С. (18)

Так как возмущающа сила измен етс по гармоническому закону, то установившиес вынужденные колебани вл ютс гармоническими , причем совершаютс с той же частотой

Ј2 0А,п.(19)

Решение уравнени

/ Acos(wnnt8+ pt)+ Ci,(20) где

(21)

60о 2 - ( п)2

(21)

где Ct начальное посто нное смещение.

Аналогичное решение получаетс дл обработки многолезвийным инструментом. Таким образом, сечение обработанной поверхности заготовки получаетс в виде п-ле- пестковой синусоиды.

По аналогии с обработкой отверстий могут быть обработаны некруглые валы (фиг, 17-20), например на станках сверлильной или фрезерной групп при вращающем- с инструменте. Инструмент в виде

двухрезцоаой наладки, состо щей из симметрично расположенных резцов 1 и 2, жестко закрепленных в резцедержателе 3 и при помощи шарнирного соединени 4, позвол ющего резцедержателю 3 с резцами 1,2 качатьс в основной плоскости, установлены в шпинделе станка. Вместе со шпинделем станка резцы 1,2 совершают главное движение резани с угловой скоростью WH и

осевое движение подач - S. На резцедержателе 3 установлен с возможностью враще- пи эксцентрик 5, вращающийс с угловой скоростью саэ, совпадающей по направлению с угловой скоростью инструмента, но

отличной от нее по величине. Заготовку 6 жестко закрепл ют на столе станка.

Так как скорость вращени инструментальной наладки (СУЙ) отличаетс от скорости вращени эксцентрика ), то в процессе

обработки угол между основной плоскостью резцов и направлением центробежной силы Рц посто нно измен етс . В определенные моменты происходит совмещение направлени центробежной силы и основной плр скости инструмента (фиг. 18), в этом случае одной из режущих кромок снимаетс максимальный припуск, то есть обрабатываетс точка поверхности с минимальным радиус- вектором.

Величины угловой скорости эксцентрика (ftfe) в зависимости от угловой скорости инструмента (Ыц), числа граней некруглой обработанной поверхности и числа режущих кромок инструмента определ ютс по

соответствующим формулам, определенным дл процессов обработки некруглых отверстий 12-15. Дл процесса обработки некруглых валов справедливы и формулы дл определени формы некруглой обрабЬтайной поверхности 18-21. Передаточное отношение определ етс по соотношению (7), при этом амплитуда вынужденных колебаний определ етс по зависимости

45

А

Fo

(22)

U (Шо 2 - (ОД, П)2)

.Поверхности, аналогичные рассмотренным (гранные поверхности), можно пол50 Учить ПРИ вращении эксцентрика в направлении, обратном направлению вращени инструмента (или заготовки) (фиг.21- 24). Инструменту 1 придают вращательное движение резани с угловой скоростью (а ,

55 осевое движение подач S и возможность качани вокруг шарнира 2 в плоскости, параллельной основной .плоскости режущих кромок двухлезвийного инструмента. Заготовку 3 жестко закрепл ют на столе станка. Эксцентрику 4, установленному с возможнос пью вращени вокруг оси инструмента 1, прицают угловую скорость (Оэ в противопо- ном направлении угловой скорости инслента . Так как максимальную глубину

лож

тру

реззни одна из режущих кромок инстру- мe та имеет при совмещении направлени центробежной силы Рц с основной плоскость о инструмента (фиг.22, то дл обработки not ерхности с п гран ми необходимо, чтобы совмещение направлени центробежной силы с основной плоскостью инструмента осу цествл лось через каждые градусов по- во| ота инструмента. Соотношение угловых скоростей инструмента (Мй) (или заготовка (оь

ме

мечта (Z), числа граней некруглой noi ерхности (п) и от того, какой элемент тех дологической системы (заготовка или ин- струмент) совершает главное движение ре331- ИЯ.

Так, при обработке вращающимс одно- лезвийным инструментом (фиг.25) дл обеспечени последовательной обработки ка :дой грани, необходимо, чтобы при пово

и эксцентрики (ofe) зависит от числа сим- рично расположенных зубьев инстру

ро

е инструмента на угол

,ft -360° .- --

TPV

угон поворота эксцентрика составил

360°

п При посто нных угловых скорост рз - 360° мента (Шй) и эксцентрика (%) а УУ 360° - 360°/п ° Ф 360°/п

п-1

или

(п-1)(23) При обработке многолезвийным вращающимс инструментом, например трехлез- ви1ным инструментом четырехгранного от) ерсти (фиг.2б). При повороте инстру- ме па на угол

360° .360° Z

У

п

;

эксцентрик должен повернутьс на угол

360°

п то(да

-360°/п Z

Ф 360VZ - 360°/n или

% -(Ол

Дл случа представленного на фиг.26- при ип 4

(,

(24)

0

то есть эксцентрик должен вращатьс в 3 раза быстрее инструмента.

При вращении заготовки и работе одно- лезвийным инструментом, например дл обработки трехгранного отверсти (фиг.27), при повороте заготовки на угол

/п.360° --

эксцентрик должен повернутьс на угол

рэ 360° и зан ть первоначальное положение, тогда

% (рэ 360° п « & 360°/п

0

5

0

5

0

или

. (25)

Дл случа , представленного на фиг.27,

ftfe Шз 3,

то есть эксцентрик должен вращатьс в три раза быстрее заготовки,

При вращении заготовки (ub) и работе многолезвийным инструментом, например дл обработки четырехгранного отверсти трехлезвийным инструментом (фиг.28), при достижении эксцентрика основной плоскости следующей режущей кромки

„ 360° V.- --

заготовка должна совместитьс последующей своей гранью с максимальным радиус- вектором при обходе по часовой стрелке с основной плоскостью режущей кромки, которой достиг эксцентрик

ЗбО - -3, тогда

% Јэ .

seovz

Oh рз

360°-360°/Z-360°/n

п

Zn-n-Z

или

26)

Дл случа , представленного на фиг.28, (Z 3;n 4)

4-3-4-3 й)з1 Шз ОД В отдельных случа х при обработке некруглых поверхностей более проста компоновка с вращением эксцентрика 1 в плоскости, параллельной основной плоскости инструмента 2 (фиг.29-32), например при обработке на токарных станках при вращающейс заготовке 3. Так как эксцентрик должен вращатьс в плоскости, параллельной основной плоскости режущих кромок инструмента, то инструмент 2 может быть либо однолезвийным, либо двухлезвийным.

Заготовку 3 устанавливают в патрон 4 станка и придают ей главное движение резани с угловой скоростью (шэ), а инструмент 2 закрепл ют на суппорте станка с возможностью поворота вокруг шарнира 5 в плоскости , параллельной основной плоскости режущих кромок инструмента, и придают ему осевое движение подач S.

Вокруг оси, жестко св занной с инструментом и перпендикул рной его основной плоскости, вращают эксцентрик 1с угловой скоростью 0э- Максимальную глубину резани одна из режущих кромок инструмента имеет, когда угол г равен нулю или.180°. В этом случае направление центробежной силы перпендикул рно оси вращени заготовки и обеспечиваетс обработка поверхности с максимальным радиус-вектором , так как центробежна сила Рц создает максимальный момент относительно шарнира 5

М Рц I cos f.

Дл обработки n-гранных отверстий и валов однолезвийным инструментом должно обеспечиватьс следующее соотношение между угловой скоростью вращени эксцентрика (ftfe) и заготовки ((Уз) (или инструмента )

Шэ (и)п(27) двухлезвийным инструментом

(и) (28)

Использу энергию центробежных сил, можно обрабатывать валы близкие к круглым и имеющие эксцентриситет Относительно оси предварительно обработанной круглой цилиндрической поверхности (фиг.33-36).

По этому способу резцовую наладку, состо щую. из двух резцов 1,2, установленных в корпусе 3 так, что их основные плоскости совпадают, закрепл ют на резцедержателе при помощи плавающего патрона 4, позвол ющего резцовой наладке плавать в плоскости , параллельной основной плоскости резцов 1,2, и придают ей осевое движение подач S.

Заготовку 5 устанавливают в патрон б токарного станка и придают ей главное движение резани с угловой скоростью а)3. На корпусе 3 резцовой наладки установлен с возможностью поворота вокруг ее оси эксцентрик 7. имеющий угловую скорость ftfe. При обработке поверхности, ось которой совпадает с осью предварительно обработанной поверхности (на предыдущей операции ), эксцентрик не вращаетс (начальный участок обработанной поверхности), Дл того , чтобы обработать участок, имеющий эксцентриситет относительно предварительно обработанной поверхности, начинают вращать эксцентрик в направлении,совпадающем с направлением вращени заготовки, с угловой скоростью, равной угловой скорости заготовки

(Оэ - 0)з.

В этом случае в начальный момент резани (фиг.34) эксцентрик находитс внизу, центробежна сила (Рц) направлена вниз и верхний резец срезает слой металла глубиной резани ti большей, чем нижний резец fe), например на величину а

a ti-t2. .

При повороте заготовки от первоначального положени на угол 90° (фиг.35) экс- центрик повернетс на угол 90° относительно основной поверхности резцов и центробежна сила (Рц) будет действовать перпендикул рно основной плоскости резцов. Так как резцова наладка плавает только е плоскости, параллельной основной , то в этом положении центробежна сила не будет вли ть на перераспределение

глубин резани между режущими кромками и глубины резани будут одинаковыми. .

При. повороте заготовки на следующие 90° (фиг.36) эксцентрик будет находитьс вверху и центробежна сила (Рц) направлена вверх, то есть параллельна основной плоскости резцов и направлению плавани . Нижний резец будет снимать большую глубину резани , причем направление смещени центра обработанной поверхности

относительно оси заготовки будет совпадать с направлением первоначального смещени (согласно фиг.34).

Как отмечалось выше (см. соотношение (20)) форма сечени обработанной поверхности будет иметь дл данного случа форму однолепестковой синусоиды, котора может быть выражена соотношением

p RoaeosЈ, где RO- половина рассто ни между вершинами резцов.

Уравнение окружности, имеющей смещение на величину относительно начала координат в пол рной системе, запишетс в виде

-a cos р + R02 - a2 sin2p . Тогда погрешность, вызванна несовпадением форм заданной и получаемой поверхностей °

55

Ар - - a2 sin2 р - RO . (29)

Максимальное отклонение от окружности соблюдаетс при р- 90°. Из соотношенш (29) видно, что отклонение зависит от от ошени . Так, при отношении

Ј-01 R Ot1

A-0,0043R. Taioe отклонение соответствует точности 10 квалитета. Так например дл диаметра вала 40 мм и при эксцентриситете 2 мм максимальное отклонение от круглости со- стг вл ет 0,086 мм.

Способ обработки некруглых винтовых зерхностей с посто нным углом подъема

по ви ме

овой линии (фиг.37, 38, 39, 40), напри- ) некруглого винтового вала на токарном

15

стч нке, заключаетс в том, что заготовку 1 ус анавливают в патрон 2 токарного станка иг ридают ей вращательное движение резани 1 с угловой скоростью. Корпус 3 инструментальной головки устанавливают на суппорте станка в плавающем патроне 4 с 20 во можностью плавани в радиальном относительно заготовки 1 направлении и при- даот ему поступательное движение подач S. На корпусе 3 инструментальной головки ж стко закрепл ют резцы 5 и 6 таким обра- 25 зо л, что основные плоскости этих резцов со тадают между собой и проход т через ос «заготовки 1, причем задние поверхности резцов 5 и 6 направлены в противополож- нь е стороны относительно общей основной 30 п/оскости. На корпусе 3 инструментальной гоювки закрепл ют с возможностью пово- р( та вокруг его оси эксцентрик 7, центр мг ее (гпэ) которого рзсположей на радиусе Кг относительно оси поворота. Эксцентрику 35 7 1ридают вращательное движение вокруг оси корпуса 3 инструментальной головки с уг ювой скоростью (Оэ, причем соотношение уг ювых скоростей вращени заготовки () и жсцентрика (о)э) выбирают в зависимости 40 oi числа граней обработанной поверхности зг готовки (п), угла наклона винтовой повер- х ости граней детали (о), направлени на- ю она и других параметров.

Дл определени соотношений скоро- 45 ci ей эксцентрика (Шэ) и заготовки ((%) (или инструмента йл) принимаем, что угловые ci орости заготовки (инструмента) и эксцен- т| ика посто нны, посто нна также скорость О( евого перемещени подач инструмента S.

50

инструмента (заготовки), в случае, если направление поворота винтовой поверхности детали при движении в направлении перемещени подачи инструмента совпадает с направлением главного движени резани , за каждый оборот заготовки (инструмента) необходимо увеличивать угол поворота инструмента и эксцентрика, при котором происходит совмещение основной плоскости инструмента с направлением центробежной силы, на дополнительный угол, равный углу поворота сечени некруглой винтовой поверхности при осевом перемещении вдоль этой поверхности на величину,равную подаче S на оборот инструмента (заготовки)

(3°)

/Эмакс

Если направление поворота винтовой поверхности детали при движении в направлении перемещени подачи инструмента не совпадает с направлением главного движени резани , то угол поворота инструмента и эксцентрика, при котором происходит совмещение основной плоскости инструмента с направлением центробежной силы, необходимо уменьшать на тот же угол (30).

В общем случае главное движение резани может задаватьс как инструменту (uJu). так и заготовке (%), причем обработка может производитьс как однолезвийным инструментом , так и многолезвийным.

Дл определени соотношени скоростей эксцентрика и инструмента рассмотрим каждый случай отдельно (фиг.41, 42,43, 44).

При обработке однолезвийным вращающимс инструментом, например,четырех- гранного отверсти с углом подъема винтовой поверхности при направлении поворота этой поверхности, совпадающем с направлением главного движени инструмента (фиг.41), эксцентрик и инструмент вращаютс в одном направлении. Если бы угол подъема винтовой поверхности детали был равен нулю, то угол поворота инструмента и эксцентрика до последующего совмещени основной поверхности с направлением центробежной силы (по аналогии со случаем, представленным на фиг.13) были бы равны

Д

щ

С1

IB обеспечени поворота сечени обрабонной некруглой поверхности при переме- ении инструмента вдоль оси заготовки юбходимо измен ть соотношени скоро р (а - 0) 360% 2 /n (рад) рэ (а 0) 360° + 360°/п - 2 л (1 - 1 /п) (рад)

.....„..... -........ .......... ....Но так как а 0, при повороте инструмента ей эксцентрика и инструмента (заготовки) 55- на угол f равный центральному углу между

гран ми детали, он пройдет в осевом направлении рассто ние

X -St9g п

j сравнению с прин тыми дл обработки звинтовой некруглой поверхности (см. со- о -ношени (12), (13), (14), (15)). При совладели направлени вращени эксцентрика,и

0

5

0 5 0 5 0

5

0

(3°)

/Эмакс

и профиль детали в этом сечении повернетс на угол

Д fb (а 0) Д & (а 0) -5-Ш. (рад).

П/Змакс

Тогда углы поворота инструмента и эксцентрика до последующего совмещени ос- новной плоскости инструмента с направлением центробежной силы (дл обработки точки поверхности с максимальным радиус-вектором) при совпадении направлени главного движени резани с направлением поворота винтовой поверхности граней обработанной части заготовки определ етс соотношени ми

Фэ (а 0) 2 п + АШ1 +2Л (рад)

П/Эмакс П

при несовпадении направлений поворота винтовой поверхности детали и главного движени

fk.(a 0) 2 п S tg a

(рад)

П /Эмакс

() (Рад) п П /Эмакс

Так как угловые скорости инструмента и экс центрика посто нны, то ® & 2 -Н 2 лг/п. ± (S tg a)/n рмакс) щ jev 2 тг/п ± (S tg a)/(n рмыс) (с(п-М) ±Stg«

2 ломаке ± S tg a тогда

оь (n+l)±Stga

2 тгрмакс ± S tg a v где знак плюс беретс при совпадении направлени главного движени с направлением поворота винтовой поверхности детали и минус - при несовпадении. Аналогичные соотношени имеют место при обработке валое.

При обработке многолезвийным враща- ющимс .инструментом, например, четырехгранного отверсти с углом подъема винтовой поверхности детали а и при направлении поворота этой поверхности, совпадающем с направлением главного движени инструмента (фиг.42).

Использу соотношени , выведенные дл случа , представленного на фиг.14, определ ем углы поворота инструмента и эксцентрика с учетом поворота сечени детали

0й().-+

+ Stga(1-1/z-1/n)(pafl)

/Эмакс у%() 2л:- +

+ здоГ1-уг-1/.) (рад)

рм кс

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При тех же услови х, но при обработке отверсти , у которого направление поворота винтовой поверхности детали не совпадает с направлением главного движени инструмента

() 2 :(1-|--1)- Stgo:(1 - 1/Z- 1/п)

РМЭКС

()-2л:(1--)- Stg«(1 -1/Z-1/n)

/Эмакс

Тогда общее соотношение скоростей эксцентрика (ftbJ H инструмента (й)й)

ед

ОЬл фи

2 Рмакс (1 - -1/п) ± S tg а (1 - 1/Z - 1/п) (2лг/9макс ±.S tg а) :(1 - 1 /Z - 1 /п)

.. I |(.. 1

где знак плюс беретс при совпадении направлени поворота винтовой поверхности с направлением главного движени инструмента и знак минус - при несовпадении. Окончательно имеем ..-.- ftfe uVi х

2 ТГрмакс (1 - t/n) ± Stg«(1 - 1/Z - 1/П)

х (2 лгрмакс ± S tg «) (1 - 1 /Z - 1 /n)

(32)

При обработке с вращающейс заготовкой {(Уз) и работе однолезвийным инструментом , например, трехгранного отверсти с углом подъема винтовой поверхности детали а и при направлении поворота этой поверхности, совпадающем с направлением главного движени резани заготовки (фиг.З).

Использу соотношени , выведенные дл случа , представленного на фиг. 15, определ ем углы поворота заготовки и эксцентрика до последующего совмещени направлени центробежной силы Рц с основной плоскостью инструмента. При повороте эксцентрика на , то есть до следующего совмещени с основной плоскостью инструмента

фэ (а 0} 360° 2 п (рад) заготовка должна повернутьс на один центральный угол между гран ми и дополнительный угол в обратном направлении

()-(рад),

П П PMSKC

При тех же услови х, но при обработке отверсти , у которого направление винтовой поверхности детали не совпадает с направлением главного движени заготовки #,()2л-(рад)

з() 2Лч-АтЈ(Рад).

П п РМЯК.С

1 гда общее соотношение скоростей экс- жтрика (ль) и заготовки (ftb) ftb (Јэ 2л oh рз 2 л/n ± S tg а/(п /Омакс)

2лП/9макс

2 ЛГуОмакс ± S tg а е знак минус беретс при совпадении на- п авленй поворота винтовой поверхности с направлением главного движени заготовки и знак плюс - при несовпадении.

Окончательно имеем дл однолезвий- н )го инструмента

33)

Аналогичное соотношение имеет место п эй обработке некруглых винтовых валов,

При обработке с вращающейс заготов- к )й (ftb) и работе многолезвийным инстру- кентом, например, четырехгранного вала ехлезвийным инструментом (фиг.44). Не- к углые поверхности вала выполн ютс по жтовой линии с углом подъема а , а на- п эавление поворота этой поверхности сов- п эдает с направлением главного движени г (готовки.

Дл этого случа используютс соотно- u ени , выведенные дл схемы, представ- 1жнойнафиг.16.

При повороте эксцентрика на один цен- альный угол между режущими кромками и чструмента

рэ (а 0)

2л:

эготовкэ должна повернутьс на угол .()- --|а«(1-1).

r v Z П VZ ГГ

При тех же услови х, но при обработке версти , у которого направление поворо- винтовой поверхности детали не совпа- ает с направлением главного движени

(ГОТОВКИ

2

р,() () + iS«(l-l).

r V 2 П /Эмакс VZ п

Общее соотношение скоростей эксцен- ика и заготовки

Шэ -04.2ЛПрмакс

«з р(2 /Омакс ± tg a S) (n - Z) и

,, f. 2 ЛГПрмакс n м 0)3 - (2 ЛГ/Эмакс - S tg a) (n - Z) (M)

нак минус беретс при совпадении на- г равлени поворота винтовой поверхности с направлением главного движени заготовки и знак плюс - при несовпадении.

Сверлильна головка (фиг.45. 46, 47) со- с гоит из сварного корпуса, включающего

нование 1, хвостовик 2 и проушины 3,

которые приварены с двух сторон одностороннего продольного паза хвостовика и имеют соосные отверсти , в которые установлен болт 4 с гайкой 5. В отверстии ниж5 ней части хвостовика 2 на подшипнике 6 установлена оправка 7, несуща центральную шестерню 8 и посредством подшипников 9 контактирующа с ведомой шестерней 10, установленной соосно центральной ше0 стерне 8. Центральна шестерн 8 находитс в зацеплении с верхней шестерней 11 блока шестерен, установленной на оси 12, котора на подшипниках 12 заневолена в основании 1 и крышке 14, жестко закреп5 ленной на основании. Нижн шестерн 15 . блока шестерен находитс в зацеплении с ведомой шестерней 10, установленной на подшипнике 16 в крышке 14. На торце ведомой шестерни 10 закреплен фланец 17, не0 сущий два поводковых штыр 18. Нижние части поводковых штырей 18 заневолены между стенками радиального паза, выполненного на торце державки 19, установленной посредством подшипников 20 на

5 нижней части инструментального шпиндел 21, при помощи шарнира 22 соединен с оправкой 7. В радиальном резьбовом отверстии державки, ось которого параллельна стенкам паза, заневолена ось 22, на которой

0 посредством болта 23 закреплен груз 24. Ограждение 25 крепитс на инструментальном шпинделе 21, а в его внутренней конической расточке установлен режущий инструмент 26. Ось 12 в осевом нэправле5 нии заневолена посредством крышек 27 и

28. На верхнем торце оправки 7 выполнен призматический выступ, с которым контактируют стенки паза поводкового патрона

29.

0 Описанна выше сверлильна головка (фиг,45, 46, 47) работает следующим образом .

Перед началом работы корпус сверлильной головки своим хвостовиком 2 устанав5 ливают на пиноль станка и закрепл ют при помощи проушин 3 болта 4 и гайки 5. Поводковый патрон 29 устанавливают в коническую расточку шпиндел станка. При вращении шпиндел станка вращаетс по0 водковый патрон 29 и посредством соединени шип-паз передает вращение оправке 7 и инструментальному шпинделю 21, соединенному с оправкой посредством шарнира . 22, причем скорость вращени инструмен5 тального шпиндел 21 равна скорости вращени шпиндел станка.

При вращении оправки 7 вращаетс центральна шестерн 8 и при помощи сдвоенного блока шестерен 11 и 15 переда- ет вращение на ведомую шестерню 10 и

далее посредством фланца 17, поводковых . штырей 18 на державку 19, причем скорость ее вращени отличаетс от скорости вращени шпиндел станка. Вместе с державкой 19 вращаетс эксцентрично расположенный груз 24. При вращении груза на нем возникают центробежные силы, которые, воздейству на державку 19 и через подшипники 20 на инструментальный шпиндель 21, смещают его с номинального положени . Величина смещени зависит от массы груза 24 и радиуса расположени его центра относительно оси вращени . При обработке некруглых отверстий, например двухлезвийным инструментом, передаточное отношение редуктора, состо щего из шестерен 3,14,15,10 рассчитываетс с использованием соотношени (13).

Предложенный способ обработки и устройство дл его осуществлени могут быть использованы при изготовлении некруглых валов и отверстий дл бесшпоночных соединений , используемых дл передачи крут щего момента. Дл этой цели используютс шлицевые соединени , процесс изготовлени которых характеризуетс высокой трудоемкостью и высокой стоимостью режущего инструмента.

Экономический эффект определ лс по разности затрат на изготовление шлицево- го отверсти втулки, и некруглого трехгранного отверсти дл бесшпоночного соединени .

Claims

Формула изобретени 1. Способ механической обработки, при котором инструменту, установленному с возможностью перемещени в плоскости, перпендикул рной оси вращени , и заго- ТОЕI е сообщают относительные вращательное движение резани , осевое движение пслачи и радиальное перемещение, отличающийс тем, что, с целью расширени т нологмческих возможностей, использу- к г инструмент с неуравновешенной относи- льно оси вращени массой, при этом при вменении заданного радиус-вектора обработанной поверхности измен ют угол между перпендикул ром к оси вращени , проход щим через вершину одного из зубьев инструмента и направлением центробежной силы, причем величину угла назначают по соотношению

CpyS XI/ -%lcos0

г} arccos

Z тэ a/2 R9 U

где Сру - коэффициент радиальной составл ющей силы резани ;

S - осева подача инструмента; Z - число зубьев инструмента; pi - текущий радиус-вектор, на котором . располагаетс вершина l-той режущей кромки инструмента;

do - диаметр предварительно обработанной поверхности;

О - угол расположени 1-й режущей кромки инструмента относительно режущей кромки, расположенной на заданном контуре обработанной поверхности заготовки;

тэ - масса эксцентрично расположенного тела;

со - углова скорость вращени эксцен- тричной массы;

R3 - радиус расположени центра эксцентричной массы относительно своей оси вращени ;

и - передаточное отношение, завис - щее от условий креплени инструмента.

2. Способ по п.1,отличающийс тем, что, с целью упрощени способа при обработке многогранных в осевом сечении поверхностей, ось вращени неуравновешенной Массы совмещают с осью инструмента , а величину ее угловой скорости устанавливают отличной от скорости относительного вращени в направлении, совпадающем с направлением инструмента или
заготовки, и попеременно совмещают основные плоскости зубьев инструмента с на- правлением центробежной силы в фиксированных плоскост х, проход щих через ось заготовки, причем количество плоскостей совмещени устанавливают равным числу граней готовой детали.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающий- с тем, что обработку осуществл ют вращающимс однолезвийным инструментом, при этом угловую скорость неуравновешенных масс устанавливают по соотношению
Иэ (Уи(п+ 1),

где - углова скорость инструмента;

п - число граней обработанной поверх- ности.

4. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с тем, что обработку осуществл ют вращающимс многолезвийным инструментом, 0 при этом угловую скорость неуравновешен- ных масс устанавливают по соотношению
«-«i&rfeгде 2 - число зубьев инструмента, а число зубьев инструмента выбирают мень- шим числа граней обработанной поверхности ,

5. Способ по пп.1 и 2, отличающий- с тем, что обработку осуществл ют при вращающейс заготовке однолезвийным
инструментом, при этом угловую скорость неуравновешенных масс выбирают по соотношению

Чэ Уз П , г це Шз - углова скорость заготовки.

6. Способ по ппЛ и2,отличающий- тем, что обработку осуществл ют при вращающейс заготовке многолезвийным инструментом, при этом угловую скорость н еуравновешенных масс выбирают по соотношению
Oh Шз -

п 7 . Способ по п.1, отличающ и и с TSM, что ось вращени неуравновешенной л ассы совмещают с осью относительно вра- I (ени , а направление вращени устэнавли- вают обратным направлению вращени инструмента или заготовки.

8. Способ по пп. 1 и 7, о т л и ч а ю щ и й- q тем, что обработку осуществл ют вращающимс однолезвийным инструментом, гри этом скорость вращени неуравновешенной массы выбирают по соотношению

(Из ОД|(П- 1).

9. Способ по пп,1 и7,отличающий- с тем, что обработку осуществл ют вращающимс многолезвийным инструментом,- гри этом скорость вращени неуравнове- иОенной массы выбирают по соотношению

(rrbr

10. Способ по пп.1 и 7, отличаю- щ и и с тем, что обработку осуществл ют п ри вращающейс заготовке однолезвийным инструментом, при этом угловую скоро- сгь вращени неуравновешенной массы гганавливают по соотношению

йь (Оз

11. Способ

п

(Z-n-Z-n) по пп.1 и7,отличаю- Ш и и с тем, что обработку осуществл ют При вращающейс заготовке многолезвийным инструментом, при этом угловую скоро- сгь вращени неуравновешенной массы гганавливают по соотношению (Оэ п.

12. Способ по п.1,отличающийс тем, что при обработке инструментом с сим- метрично расположенными режущими к юмками ось вращени неуравновешенной массы устанавливают перпендикул рно ос- нэвной плоскости режущей части инструмента .

13. Способ по п.п.1 и 12, отличаю- u и и с тем, что при обработке однолезлйным инструментом, скорость вращени массы устанавливают

в

неуравновешенной п э соотношению

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

(Уз ГА1(э) П.

14. Способ по п.п.1 и 13, отличающий с тем, что при обработке многолезвийным инструментом, скорость вращени неуравновешенной массы устанавливают по соотношению

(3)()

15. Способ по п.1, отличающийс тем, что, с целью упрощени способа при обработке эксцентричных относительно предварительно обработанных поверхностей одно- и двухлезвийным инструментом , совмещают плоскости действи центробежных сил и основной плоскости инструмента в одной фиксированной относительно заготовки плоскости и в одном направлении , при этом угловую скорость неуравновешенной массы устанавливают в два раза большей скорости вращени инструмента или равной скорости вращени заготовки .

16. Способ по пп.1 и 2, отличающий с тем. что поперечное совмещение основных плоскостей зубьев инструмента с направлением центробежной силы в симметрично расположенных плоскост х, проход щих ось заготовки, количество которых равно числу граней готовой детали, осуществл ют с дополнительном поворотом отно- сительно заготовки вокруг ее оси со скоростью, определ емой по зависимости

360°

«доп йЦз) arcsin(S.tga/D-j где а - угол между осью заготовки и касательной к винтовой поверхности грани готовой детали;

Don - диаметр описанной окружности сечени готовой массы.

17. Устройство дл механической обработки , содержащее корпус, на хвостовой части которого выполнена внутренн цилиндрическа расточка, предназначенна дл взаимодействи с пинолью станка, механизм креплени к иноли, смонтированный на корпусе, поводковый патрон с конической частью, инструментальный шпиндель с державкой, оправку, установленную в корпусе на подшипниках и несущую центральную шестерню, предназначенную дл -взаимодействи с верхним зубчатым венцом сдвоенного блока шестерен , нижний венец которого предназначен дл взаимодействи с ведомой шестерней, установленной на подшипниках в крышке корпуса, отличающеес тем, что, с целью расширени технологических возможностей , устройство снабжено фланцем с поводковыми пальцами и узлом, закрепленным на шпильке, при этом центральна шестерн установлена соосно ведомой шестерне , на торце последней закреплен фланец , оси поводковых пальцев которого расположены параллельно оси оправки, в нижние концы которых заневолены между

стенками выполненного на торце державки радиального паза, причем шпилька с грузом установлена в выполненном в державке радиальном резьбовом отверстии, а державка установлена с возможностью вращени в нижней части инструментального шпиндел .

.Фие.1

7

5

УS

J71

Фиг.З б

Фиг.1.

Фиг А

Фие.7

1838047

k А-А

г

Фи г. 8

4 lA-JLU

Ч

Ул

Фи г. 9

фиг.1Т

Фь« А

Ч

tl

Фиг.Ю

4&

Фиг.11

Фиг.1Т

Л

i

Ъ

Фиг. 15

. ,. i

- t«. i v

а

Ч

,/..i Ak i

Lkbi «.

w

n

//S/////////////S/////

Фиг.Н

Фиг. 16

A-A

Фиг. 18

Фиг.19

А,А,,А

Фиг11

Чг

Фиг. 20

Фие.22

MA

Т Ь

Фи г,13

Фиг. 25

Г1 BatAi

ФигМ э

Фиг. 26

Я

Фиг.11

«

АЬ

Фиг.28

Фи г. 30

Л

Фаг.ЗЬ

А,-А,

90

HI

7777

Фиг. 31

Фе/гА/

6k

ФигЛ1

ФигМ

s

г

I

CNJ VT

csi «si

А-А

ФигЛб

k

DS 5