RU2170161C2 - Method for working second-order surface and apparatus for performing the same - Google Patents
Method for working second-order surface and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170161C2 RU2170161C2 RU99110912/02A RU99110912A RU2170161C2 RU 2170161 C2 RU2170161 C2 RU 2170161C2 RU 99110912/02 A RU99110912/02 A RU 99110912/02A RU 99110912 A RU99110912 A RU 99110912A RU 2170161 C2 RU2170161 C2 RU 2170161C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- order
- workpiece
- axis
- processing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к технологии изготовления изделий с поверхностью двойной кривизны, преимущественно в антенной технике при обработке рабочей поверхности отражательных щитов зеркальных антенн и матриц для их изготовления, а также в гелиотехнике при изготовлении фацет двойной кривизны, особенно при изготовлении неосесимметричных высечек из поверхностей второго порядка, образованных вращением линий второго порядка относительно оси симметрии, крупногабаритных зеркал диаметром более 5 м. The inventions relate to the technology of manufacturing products with a double curvature surface, mainly in antenna technology when processing the working surface of reflective shields of mirror antennas and matrices for their manufacture, as well as in solar engineering in the manufacture of double curvature bevels, especially in the manufacture of axisymmetric die cuts from second-order surfaces formed rotation of second-order lines relative to the axis of symmetry, large-sized mirrors with a diameter of more than 5 m.
Известна технология обработки поверхности второго порядка на крупногабаритных заготовках на токарно-карусельных станках /Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов. А.М. Дальский, И.А.Арутюнова и др.; Под общей редакцией А.М.Дальского. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. с. 303-304/, при которой заготовку устанавливают на круглом горизонтальном столе карусели с вертикальной осью вращения, а обработку поверхности второго порядка ведут резцом, перемещающимся в вертикальной плоскости по двум координатам. Недостатками указанной технологии являются:
- ограничение по размерам обрабатываемой заготовки /диаметр карусели равен 0,5-21 м/;
- уникальность и дороговизна оборудования, имеющегося в наличии в единичных экземплярах;
- при обработке неосесимметричной высечки из поверхности второго порядка возникает значительный холостой ход карусели, особенно, если размеры высечки несколько метров, а расположена она в периферийной части поверхности второго порядка, диаметр которой составляет десятки метров.Known technology for surface treatment of the second order on large-sized blanks on turning and rotary machines / Technology of construction materials: Textbook for engineering specialties of universities. A.M. Dalsky, I.A. Arutyunova and others; Under the general editorship of A.M. Dalsky. 2nd ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1985.p. 303-304 /, in which the workpiece is installed on a round horizontal table of a carousel with a vertical axis of rotation, and surface treatment of the second order is carried out by a cutter moving in a vertical plane in two coordinates. The disadvantages of this technology are:
- restriction on the size of the workpiece / diameter of the carousel is 0.5-21 m /;
- uniqueness and high cost of equipment available in single copies;
- when processing non-axisymmetric die cutting from a second-order surface, a significant idle of the carousel occurs, especially if the die-cutting is several meters, and it is located in the peripheral part of the second-order surface, the diameter of which is tens of meters.
Известна также технология изготовления матрицы двойной кривизны при помощи, так называемой, "горки" /Поляк В. С. , Бервалдс Э.Я. Прецизионные конструкции зеркальных радиотелескопов: Опыт создания, проблемы анализа и синтеза. - Рига: Зинатне, 1990, с. 271/ - специальной оснастки для изготовления контрматриц щитов, отражающие поверхности которых должны быть выполнены в виде вырезок из параболоида вращения. "Горки" представляют собой имитатор секториальной вырезки из параболоида вращения по одному щиту каждого типа, т.е. контрматрицу для всех типов щитов. Формируется она из специальной мастики, армированной металлическим каркасом, с помощью вращающегося флаг-шаблона, рабочая кромка ножей которого выполнена по образующей параболе отражающей поверхности. Используя контрматрицу как форму, изготавливают /ненапряженным способом/ соответствующие типы матриц из той же специальной мастики. Приведенному способу также присущи указанные выше недостатки. Кроме того, точность изготовления рабочей поверхности двойной кривизны осенесимметричных высечек, особенно периферийных, в значительной степени зависит от радиуса флаг-шаблона и при больших его размерах она существенно ниже точности, полученной обработкой резанием на станках. Also known is the technology of manufacturing a matrix of double curvature using the so-called "slide" / Polyak V. S., Bervalds E. Ya. Precision Designs of Mirror Radio Telescopes: Creation Experience, Problems of Analysis and Synthesis. - Riga: Zinatne, 1990, p. 271 / - special equipment for the manufacture of counter-matrix shields, the reflective surfaces of which should be made in the form of cuttings from a paraboloid of revolution. "Slides" are a simulator of sectorial cutting of a paraboloid of revolution, one shield of each type, i.e. counter-matrix for all types of shields. It is formed from a special mastic reinforced with a metal frame using a rotating flag-template, the working edge of the knives of which is made along the parabola forming the reflective surface. Using the counter-matrix as a form, the corresponding types of matrices are made from the same special mastic (in an unstressed manner). The above method also has the above disadvantages. In addition, the accuracy of manufacturing the working surface of the double curvature of autumn-symmetrical die cuts, especially peripheral, largely depends on the radius of the flag template and, when its dimensions are large, it is significantly lower than the accuracy obtained by machining on machines.
Способ обработки поверхности второго порядка, образованной вращением выпуклой или вогнутой кривой второго порядка вокруг оси ее симметрии, включающий обработку заготовки вращающимся режущим инструментом за серию проходов с аппроксимацией указанной поверхности второго порядка, при этом в каждом из проходов обеспечивают движение формообразования, а после окончания каждого прохода - дискретное перемещение (SU 1033270 А, 07.08.1983, B 23 C 3/16) [1] . A method of processing a second-order surface formed by rotating a convex or concave second-order curve about its axis of symmetry, comprising treating a workpiece with a rotating cutting tool for a series of passes with an approximation of the specified second-order surface, while in each of the passes, a shaping movement is provided, and after each pass - discrete movement (SU 1033270 A, 08/07/1983, B 23
Указанный способ имеет следующие недостатки:
1. Так как обработка ведется за серию проходов вращающимся режущим инструментом по образующим в меридиональных плоскостях заготовки, то расстояние между двумя смежными проходами изменяется от нуля (на оси симметрии поверхности) до максимума (на периферийной кромке). В результате того, что диаметр режущей части инструмента постоянен в процессе обработки, то обработка участков двух смежных проходов от периферии к центру будет осуществляться с перекрытием, увеличивающимся от периферийной части поверхности к оси симметрии. Так, при обработке поверхности от центра к периферии или наоборот величина перекрытия достигнет как минимум двойного значения (в случае, если длина стороны периферийного многоугольника равна диаметру режущей части инструмента). Таким образом увеличивается количество проходов и, как следствие, машинное время обработки поверхности.The specified method has the following disadvantages:
1. Since processing is carried out over a series of passes by a rotating cutting tool along the workpieces forming in the meridional planes, the distance between two adjacent passes varies from zero (on the axis of symmetry of the surface) to the maximum (on the peripheral edge). As a result of the fact that the diameter of the cutting part of the tool is constant during processing, the processing of sections of two adjacent passages from the periphery to the center will be carried out with an overlap that increases from the peripheral part of the surface to the axis of symmetry. So, when processing the surface from the center to the periphery or vice versa, the overlap will reach at least double value (if the length of the side of the peripheral polygon is equal to the diameter of the cutting part of the tool). This increases the number of passes and, as a result, the machine time for surface treatment.
2. В процессе обработки поверхности второго порядка к четырем общим с предлагаемым техническим решением движениям (вращение инструмента, его перемещение по двумя координатам и перемещение заготовки по третьей координате) добавляется пятое - поворот заготовки относительно оси, параллельной ее оси симметрии, что увеличивает технологическую погрешность и снижает точность обработки поверхности. 2. In the process of processing a second-order surface, four are added to four movements common with the proposed technical solution (tool rotation, its movement in two coordinates and movement of the workpiece in the third coordinate) - rotation of the workpiece relative to an axis parallel to its axis of symmetry, which increases the technological error and reduces the accuracy of surface treatment.
3. Формообразование обрабатываемой поверхности второго порядка осуществляется серией проходов инструмента по образующим в меридиональных плоскостях заготовки, представляющих кривые второго порядка, как правило это парабола или гипербола, движение инструмента по которым организовать сложнее, чем по окружности. 3. The shaping of the processed surface of the second order is carried out by a series of passes of the tool along the blanks forming in the meridional planes, representing second-order curves, as a rule it is a parabola or hyperbole, the movement of the tool along which is more difficult to organize than around the circumference.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству (прототипом) является устройство для обработки поверхности второго порядка, образованной вращением выпуклой или вогнутой кривой второго порядка вокруг оси ее симметрии, содержащее трехкоординатный станок с вращающимся режущим инструментом и столом, установленными с возможностью программируемых непрерывной и дискретной подач для обработки заготовки за серию проходов, и подставку с элементами крепления и регулировки заготовки в пространстве, жестко смонтированную на столе (SU 1033270 A, 07.08.1983, В 23 C 3/16). The closest in technical essence to the proposed device (prototype) is a device for processing a second-order surface formed by rotating a convex or concave second-order curve around its axis of symmetry, containing a three-coordinate machine with a rotating cutting tool and a table installed with the possibility of programmable continuous and discrete feeds for processing the workpiece in a series of passes, and a stand with fastening and adjustment elements of the workpiece in space, rigidly mounted on on the table (SU 1033270 A, 08/07/1983, B 23
Указанное устройство имеет следующие недостатки;
1. Для обеспечения формообразования поверхности устройство дополнительно снабжено механизмом поворота горизонтального стола при обработке вогнутой поверхности и поворотным кругом при обработке выпуклой поверхности, что усложняет конструкцию устройства, снижает его кинематическую точность и, соответственно, увеличивает технологическую погрешность обработки поверхности второго порядка, снижая ее точность.The specified device has the following disadvantages;
1. To ensure the formation of the surface, the device is additionally equipped with a mechanism for turning the horizontal table when processing a concave surface and a turntable when processing a convex surface, which complicates the design of the device, reduces its kinematic accuracy and, accordingly, increases the technological error of the second-order surface treatment, reducing its accuracy.
2. Программируемая подача торцевой фрезы при обработке вогнутой поверхности и программное перемещение в своей плоскости горизонтального стола при обработке выпуклой поверхности по параболическому /или гиперболическому/ профилю усложняет разработку программы и увеличивает ее объем по сравнению с движением по окружности. 2. The programmed feed of the end mill when machining a concave surface and the programmed movement in its plane of the horizontal table when machining a convex surface along a parabolic / or hyperbolic / profile complicates the development of the program and increases its volume in comparison with the movement around the circle.
3. Обработка поверхности второго порядка с требуемой точностью торцевой цилиндрической фрезой требует либо изменения ее угла /до совпадения оси вращения с нормалью к поверхности в месте обработки/, либо увеличения количества проходов для обеспечения той же точности, либо их комбинации, что усложняет устройство для обработки поверхности или увеличивает машинное время обработки. 3. Processing a second-order surface with the required accuracy by a face cylindrical mill requires either changing its angle / until the axis of rotation coincides with the normal to the surface at the machining site /, or increasing the number of passes to ensure the same accuracy, or a combination of them, which complicates the device for processing surface or increases machine processing time.
4. В результате одинаковых формообразующих движений торцевой цилиндрической фрезы /по параболе, гиперболе и т.д./ неизбежно происходит ее износ, приводящий не только к снижению точности обрабатываемой поверхности второго порядка, но и к росту силы резания из-за работы затупившимся инструментом. Соответственно увеличиваются составляющие силы резания, что вызывает повышенную деформацию заготовки и инструмента и еще более снижает точность и изменяет форму обработанной поверхности заготовки. Увеличиваются глубина наклепанного поверхностного слоя материала заготовки и силы трения между заготовкой и инструментом, что, в свою очередь, увеличивает теплообразование в процессе резания. Учет износа программой подачи инструмента или горизонтального стола лишь частично снижает его влияние на точность, но, в свою очередь, усложняет разработку программы и увеличивает ее объем, а также требует проведения экспериментальных проверок. Смена же инструмента между проходами приведет не только к рассеиванию размеров обработанных поверхностей, но и к увеличению времени обработки заготовки. 4. As a result of the same forming movements of the end cylindrical cutter / along a parabola, hyperbole, etc. /, its wear will inevitably occur, leading not only to a decrease in the accuracy of the second-order surface being machined, but also to an increase in cutting force due to operation by a blunt tool. Accordingly, the components of the cutting force increase, which causes increased deformation of the workpiece and tool and further reduces accuracy and changes the shape of the processed surface of the workpiece. The depth of the riveted surface layer of the workpiece material and the friction force between the workpiece and the tool increase, which, in turn, increases heat generation during cutting. Accounting for wear by the tool feed tool or horizontal table only partially reduces its effect on accuracy, but, in turn, complicates the development of the program and increases its volume, and also requires experimental checks. Changing the tool between the passes will lead not only to a dispersion of the dimensions of the machined surfaces, but also to an increase in the processing time of the workpiece.
Изобретения направлены на повышение точности обработки поверхности второго порядка, упрощение способа ее обработки, управляющей программы и устройства для их реализации, а также на уменьшение износа инструмента и сокращение технологического времени обработки. The inventions are aimed at improving the accuracy of processing a second-order surface, simplifying the method of processing it, the control program and device for their implementation, as well as reducing tool wear and cutting technological processing time.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе обработки поверхности второго порядка, образованной вращением выпуклой или вогнутой кривой второго порядка вокруг оси ее симметрии, включающем обработку заготовки вращающимся режущим инструментом за серию проходов с аппроксимацией указанной поверхности второго порядка, при этом в каждом из проходов обеспечивают движение формообразования, а после окончания каждого прохода - дискретное перемещение, согласно изобретению, перед обработкой заготовку устанавливают с расположением оси симметрии поверхности второго порядка параллельно оси вращения инструмента, аппроксимацию указанной поверхности производят с заданной точностью набором окружностей, расположенных в ее мидельных сечениях, обработку заготовки в каждом проходе ведут по дугам упомянутых окружностей, обеспечивая движение формообразования согласованными одновременными подачами инструмента и заготовки в двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом результирующую подачу в формообразующем движении инструмента направляют по касательной к дуге окружности, после окончания каждого прохода дискретно перемещают инструмент и заготовку, соответственно, вдоль оси вращения инструмента и вдоль направления подачи заготовки для обработки по дуге окружности следующего мидельного сечения, при этом соотношение подач инструмента и заготовки определяют по изменению координат периферийной точки режущей кромки инструмента, лежащей на дуге окружности, исходя из следующей зависимости:
Xi 2 + Yi 2 = Ri 2,
где Xi - координата продольного перемещения заготовки в i-м переходе;
Yi - координата поперечного перемещения инструмента в i-м проходе;
Ri - радиус окружности мидельного сечения теоретической поверхности в i-м проходе,
и обеспечивают точность обработки поверхности путем дискретного задания координат точек, принадлежащих кривой второго порядка, соответствующих значениям радиусов окружностей и координатам осевых перемещений инструмента Zi для i-го прохода, которые определяют из уравнения кривой второго порядка.The problem is solved in that in the known method of processing a second-order surface formed by rotating a convex or concave second-order curve around its axis of symmetry, including processing the workpiece by a rotating cutting tool for a series of passes with approximation of the specified second-order surface, while in each of the passes provide shaping movement, and after the end of each pass - discrete movement, according to the invention, before processing the workpiece is set with the location axis of symmetry of the second-order surface parallel to the axis of rotation of the tool, approximation of the specified surface is carried out with a given accuracy by a set of circles located in its mid-section, processing of the workpiece in each pass is carried out along the arcs of the mentioned circles, providing the movement of forming by coordinated simultaneous feeds of the tool and the workpiece in two mutually perpendicular directions, while the resulting feed in the formative movement of the tool is directed tangentially to circle, after the end of each pass, the tool and the workpiece are discretely moved along the axis of rotation of the tool and along the direction of supply of the workpiece for processing along the arc of a circle of the next mid-section, while the ratio of feeds of the tool and the workpiece is determined by changing the coordinates of the peripheral point of the cutting edge of the tool, lying on an arc of a circle, based on the following relationship:
X i 2 + Y i 2 = R i 2 ,
where X i is the coordinate of the longitudinal movement of the workpiece in the i-th transition;
Y i - the coordinate of the transverse movement of the tool in the i-th passage;
R i is the radius of the circle of the midsection of the theoretical surface in the i-th passage,
and ensure the accuracy of surface treatment by discretely setting the coordinates of points belonging to the second-order curve corresponding to the values of the radii of the circles and the coordinates of the axial displacements of the tool Z i for the i-th pass, which are determined from the equation of the second-order curve.
В известном устройстве для обработки поверхности второго порядка, образованной вращением выпуклой или вогнутой кривой второго порядка вокруг оси ее симметрии, содержащем трехкоординатный станок с вращающимся режущим инструментом и столом, установленными с возможностью программируемых непрерывной и дискретной подач для обработки заготовки за серию проходов, и подставку с элементами крепления и регулировки заготовки в пространстве, жестко смонтированную на столе, согласно изобретению, стол установлен с возможностью программируемых непрерывной и дискретной подач по одной координате, а вращающийся режущий инструмент - с возможностью программируемых непрерывной и дискретной подач, соответственно второй и третьей координатам, последняя из которых совпадает с осью вращения инструмента, при этом инструмент выполнен с режущей частью в форме полусферы, расположенной по оси инструмента с возможностью обката по дуге окружности, образованной соответствующим мидельным сечением поверхности второго порядка с осью симметрии, параллельной оси вращения инструмента, при одновременных непрерывных и согласованных подачах инструмента и стола по первым двум координатам станка, точка контакта сферической поверхности режущей части инструмента и обрабатываемой поверхности заготовки расположена на общей нормали полусферы и кривой второго порядка в точке ее пересечения с упомянутой дугой окружности, полусфера выполнена с радиусом, не превышающим радиус наибольшей кривизны кривой второго порядка на обрабатываемом участке, а точность обработки связана с геометрическими параметрами вращающегося режущего инструмента и обрабатываемой поверхности второго порядка следующими отношениями:
где σ1, σ2 - величины соответствующих отклонений обрабатываемых вогнутой и выпуклой поверхностей от теоретических;
ρ - радиус кривизны образующей кривой второго порядка между двумя смежными проходами;
r - радиус сферической поверхности вращающегося режущего инструмента;
A - расстояние между центрами сферических поверхностей вращающегося режущего инструмента в двух смежных проходах, лежащее в диапазоне 0 < A ≅ 2r.In the known device for processing a second-order surface formed by rotating a convex or concave second-order curve about its axis of symmetry, comprising a three-coordinate machine with a rotating cutting tool and a table mounted with programmable continuous and discrete feeds for processing the workpiece in a series of passes, and a stand with fastening elements and adjusting the workpiece in space, rigidly mounted on a table, according to the invention, the table is installed with the possibility of programmable continuous and discrete feeds in one coordinate, and a rotating cutting tool with the possibility of programmable continuous and discrete feeds, respectively, to the second and third coordinates, the last of which coincides with the axis of rotation of the tool, while the tool is made with a cutting part in the form of a hemisphere located along the axis tool with the possibility of rolling around in an arc of a circle formed by the corresponding midsection of a second-order surface with an axis of symmetry parallel to the axis of rotation of the tool, at the same time continuous and coordinated feeds of the tool and the table along the first two coordinates of the machine, the contact point of the spherical surface of the cutting part of the tool and the workpiece’s work surface is located on the common normal of the hemisphere and the second-order curve at the point of intersection with the mentioned circular arc, the hemisphere is made with a radius not exceeding the radius of the greatest curvature of the second-order curve in the machined area, and the machining accuracy is related to the geometric parameters of the rotating cutting tool That and the processed surface of the second order in the following relationships:
where σ 1 , σ 2 are the values of the corresponding deviations of the treated concave and convex surfaces from theoretical;
ρ is the radius of curvature of the generating curve of the second order between two adjacent passages;
r is the radius of the spherical surface of the rotating cutting tool;
A is the distance between the centers of the spherical surfaces of the rotating cutting tool in two adjacent passes, lying in the range 0 <A ≅ 2r.
Режущая часть вращающегося режущего инструмента выполнена в виде пакета из дисковых фрез, режущие кромки зубьев которых расположены на поверхности полусферы. The cutting part of the rotating cutting tool is made in the form of a package of disk cutters, the cutting edges of the teeth of which are located on the surface of the hemisphere.
На чертежах приведено схематическое изображение устройства, реализующего способ. The drawings show a schematic representation of a device that implements the method.
На фиг. 1 представлена схема расположения обрабатываемого участка на поверхности второго порядка. In FIG. 1 shows the location of the treated area on the surface of the second order.
На фиг. 2 изображен процесс обработки поверхности второго порядка на продольно-фрезерном станке. In FIG. 2 shows a second-order surface treatment process on a longitudinally milling machine.
На фиг. 3 показано взаимное расположение вращающегося режущего инструмента и меридиональнаго профиля обрабатываемой поверхности второго порядка. In FIG. 3 shows the relative position of the rotating cutting tool and the meridional profile of the machined surface of the second order.
На фиг. 4 показана расчетная схема погрешности обработки вогнутой поверхности второго порядка. In FIG. 4 shows a design diagram of the processing error of a concave surface of the second order.
На фиг. 5 показана расчетная схема погрешности обработки выпуклой поверхности второго порядка. In FIG. 5 shows the design scheme of the error in processing a convex surface of the second order.
Устройство включат в себя трехкоординатный станок 1 с вращающимся режущим инструментом с полусферической рабочей поверхностью 2 и столом 3, выполненными с возможностью программируемых непрерывной подачи по двум координатам и дискретной подачи по третьей координате, и подставку 4, жестко установленную на столе 3 с элементами крепления и регулировки заготовки 5 в пространстве относительно обрабатываемого за серию проходов 6 инструментом 2 участка, ограниченного контурными линиями 7, 8, 9, 10, поверхности второго порядка 11, образованной вращением линии второго порядка 12 вокруг оси симметрии OZo.The device will include a three-
Способ реализован следующим образом. На горизонтальном столе 3 трехкоординатного станка 1 с ЧПУ с помощью подставки 4 под углом к горизонту αср устанавливают относительно обрабатываемого участка, ограниченного линиями 7, 8, 9, 10, поверхности второго порядка 11, образованной вращением линии второго порядка 12 вокруг ее оси симметрии OZo /Беклемишев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. - 5 изд., переработ. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984, с. 100-101/, обрабатываемую заготовку 5, причем угол αср образован осью OXo и хордой, проходящей через середины дуг окружностей радиусом R1 и Ri обрабатываемого участка поверхности 11. Затем ведут обработку заготовки 5 вращающимся режущим инструментом 2 со сферической рабочей поверхностью, ось вращения которого параллельна оси OZo по программам, основанным на методах круговой и линейной интерполяций. В результате согласованных одновременных подач инструмента 2 по оси OYo и заготовки 5 по оси OXo получают результирующую подачу формообразующего движения инструмента, направленную по касательной к дуге окружности 6, полученной мидельным сечением поверхности 12, при этом соотношение подач инструмента 2 и заготовки 5 определяют по изменению координат точки контакта между сферической и обрабатываемой поверхностями, лежащей на общей нормали NN полусферы 2 и кривой второго порядка 12 в точке ее пересечения с дугой окружности 6, образованной соответствующим мидельным сечением поверхности второго порядка 11 из зависимости
Xi 2 + Yi 2 = Ri 2,
где Xi - координата продольного перемещения заготовки в i-м проходе;
Yi - координата поперечного перемещения инструмента в i-м проходе;
Ri - радиус окружности мидельного сечения теоретической поверхности в i-м проходе.The method is implemented as follows. On a horizontal table 3 of a three-coordinate
X i 2 + Y i 2 = R i 2 ,
where X i is the coordinate of the longitudinal movement of the workpiece in the i-th passage;
Y i - the coordinate of the transverse movement of the tool in the i-th passage;
R i is the radius of the circle of the midsection of the theoretical surface in the i-th passage.
Обработку заготовки 5 в первом проходе ведут по дуге 6 радиусом R1 с вертикальной координатой Z1. После его окончания инструмент 2 дискретно по программе перемещают вдоль оси его вращения, параллельной вертикальной оси OZo, на величину Z2 - Z1, а заготовку 5 вдоль оси OXo на величину R2 - R1, где Z2 и R2 - соответственно вертикальная координата и соответствующий ей радиус дуги формообразующей окружности, образованной следующим мидельным сечением поверхности 11 на расстоянии Z2 от ее вершины во втором проходе. Затем обработка ведется по программе для радиуса R2 и заканчивается обработкой по дуге радиусом Ri с соответствующей вертикальной координатой Zi в i-м проходе. При необходимости, предварительно перед чистовой обработкой поверхности может быть проведена черновая по соответствующей программе, также основанной на методах круговой и линейной интерполяций аналогично чистовой.The processing of the
Точность обработки зависит от геометрических параметров вращающегося режущего инструмента 2 и обрабатываемой поверхности второго порядка 11 и определяется из соотношений:
где σ1, σ2 - величины соответствующих отклонений обрабатываемых вогнутой и выпуклой поверхностей от теоретических;
ρ - радиус кривизны образующей кривой второго порядка между двумя смежными проходами;
r - радиус сферической поверхности вращающегося режущего инструмента;
A - расстояние между центрами сферических поверхностей вращающегося режущего инструмента в двух смежных проходах, лежащее в диапазоне 0 < A ≅ 2r.The accuracy of processing depends on the geometric parameters of the
where σ 1 , σ 2 are the values of the corresponding deviations of the treated concave and convex surfaces from theoretical;
ρ is the radius of curvature of the generating curve of the second order between two adjacent passages;
r is the radius of the spherical surface of the rotating cutting tool;
A is the distance between the centers of the spherical surfaces of the rotating cutting tool in two adjacent passes, lying in the range 0 <A ≅ 2r.
Указанные соотношения выведены следующим образом. Из построений, представленных на фиг. 4, очевидно, что σ1= ρ-FB-BD, при этом
Из построений, представленных на фиг. 5, очевидно, что σ2= FB-ρ-BD, при этом
Режущая часть инструмента 2 в виде соосной с его осью вращения полусферы может быть выполнена как цельной, так и в виде пакета дисковых фрез, режущие кромки зубьев которых лежат на ее поверхности.The indicated ratios are derived as follows. From the constructions shown in FIG. 4, it is obvious that σ 1 = ρ-FB-BD, while
From the constructions shown in FIG. 5, it is obvious that σ 2 = FB-ρ-BD, while
The cutting part of the
Проиллюстрируем реализацию предлагаемых способа и устройства на следующем примере. We illustrate the implementation of the proposed method and device in the following example.
Требуется обработать вогнутую и выпуклую поверхности, например, высокоточных отражательного щита рефлектора с рабочей поверхностью второго порядка /сфера, парабола и др./ и матрицы для изготовления отражательных щитов методом формования. При этом точность обработки должна быть не хуже 0,08 мм для рабочей поверхности щита и не хуже 0,005 мм для рабочей поверхности матрицы. Радиус кривизны поверхности второго порядка, например, сферы ρ равен 3000 мм. Форма щита /матрицы/ неосесимметричная высечка из поверхности второго порядка. It is required to process a concave and convex surface, for example, a high-precision reflective shield of a reflector with a second-order working surface / sphere, parabola, etc. / and a matrix for manufacturing reflective shields by molding. In this case, the processing accuracy should be no worse than 0.08 mm for the working surface of the shield and no worse than 0.005 mm for the working surface of the matrix. The radius of curvature of a second-order surface, for example, a sphere ρ, is 3000 mm. The shape of the shield / matrix / axisymmetric die-cutting from the surface of the second order.
Обработку ведем, например, на продольно-фрезерном станке с ЧПУ модели 6М616 /фиг. 2/ с размерами рабочего стола 1600х5000 мм и максимальной высотой обрабатываемой детали 1200 мм. Программы обработки составляются, как было указано выше, на основе методов круговой и линейной интерполяций. Processing is carried out, for example, on a longitudinally milling machine with CNC model 6M616 / Fig. 2 / with the dimensions of the working table 1600x5000 mm and the maximum height of the workpiece 1200 mm. Processing programs are compiled, as indicated above, on the basis of circular and linear interpolation methods.
Принимаем радиус сферической поверхности r вращающегося режущего инструмента равным 75 мм, а расстояние A между центрами сферических поверхностей вращающегося режущего инструмента в двух смежных проходах равным 6 и 1,5 мм /фиг. 4, 5/ соответственно при обработке щита и матрицы, тогда
что вполне приемлемо при изготовлении высокоточных отражательных щитов и матриц для зеркальных антенн и гелиоконцентраторов.We take the radius of the spherical surface r of the rotating cutting tool equal to 75 mm, and the distance A between the centers of the spherical surfaces of the rotating cutting tool in two adjacent passages is 6 and 1.5 mm / Fig. 4, 5 / respectively, when processing the shield and matrix, then
which is quite acceptable in the manufacture of high-precision reflective shields and matrices for mirror antennas and solar concentrators.
Применение указанного способа и устройства позволяет повысить эффективность обработки за счет повышения ее точности и упрощения конструкции устройства. The application of this method and device can improve processing efficiency by increasing its accuracy and simplifying the design of the device.
Приведенная технология механической обработки рабочей поверхности второго порядка позволяет применить круговую интерполяцию с шаговым изменением радиуса дуги окружности прохода и высоты ее уровня относительно вершины поверхности второго порядка, что существенно упрощает управляющую программу, особенно при обработке параболической поверхности. The presented technology of mechanical processing of a second-order working surface allows one to apply circular interpolation with a step change in the radius of the arc of the circle of the passage and its height relative to the top of the second-order surface, which greatly simplifies the control program, especially when processing a parabolic surface.
Claims (3)
Xi 2 + Yi 2 = Ri 2,
где Xi - координата продольного перемещения заготовки в i-ом переходе;
Yi - координата поперечного перемещения инструмента в i-ом проходе;
Ri - радиус окружности мидельного сечения теоретической поверхности в i-ом проходе,
и обеспечивают точность обработки поверхности путем дискретного задания координат точек, принадлежащих кривой второго порядка, соответствующих значениям радиусов окружностей Ri и координатам осевых перемещений инструмента Zi для i-го прохода, которые определяют из уравнения кривой второго порядка.1. A method of treating a second-order surface formed by rotating a convex or concave second-order curve about its axis of symmetry, comprising treating a workpiece with a rotating cutting tool in a series of passes with approximation of the specified second-order surface, with each of the passes providing shaping movement, and after completion each pass - discrete movement, characterized in that before processing the workpiece is set with the location of the axis of symmetry of the surface of the second order of the parallel relative to the axis of rotation of the tool, the approximation of the specified surface is carried out with a given accuracy by a set of circles located in its mid-section, the workpiece is processed in each pass along the arcs of the mentioned circles, providing the movement of shaping by coordinated simultaneous feeds of the tool and the workpiece in two mutually perpendicular directions, with the resulting the feed in the forming movement of the tool is directed tangentially to the arc of a circle, after the end of each passage di they move the tool and the workpiece, respectively, along the axis of rotation of the tool and along the feed direction of the workpiece for processing along the circular arc of the next mid-section, while the ratio of the tool feeds and the workpiece is determined by changing the coordinates of the peripheral point of the cutting edge of the tool lying on the circular arc, based on following dependency:
X i 2 + Y i 2 = R i 2 ,
where X i is the coordinate of the longitudinal movement of the workpiece in the i-th transition;
Y i - the coordinate of the transverse movement of the tool in the i-th passage;
R i is the radius of the circle of the midsection of the theoretical surface in the i-th passage,
and ensure the accuracy of surface treatment by discretely setting the coordinates of points belonging to a second-order curve corresponding to the values of the radii of circles R i and the coordinates of the axial movements of the tool Z i for the i-th pass, which are determined from the equation of the second-order curve.
где σ1, σ2 - величины соответствующих отклонений обрабатываемых вогнутой и выпуклой поверхностей второго порядка от теоретических;
ρ - радиус кривизны образующей поверхности второго порядка между двумя смежными проходами;
r - радиус сферической поверхности режущей части вращающегося режущего инструмента;
А - расстояние между центрами сферических поверхностей вращающегося режущего инструмента в двух смежных проходах, лежащее в диапазоне 0 < А ≅ 2r.2. A device for processing a second-order surface formed by rotating a convex or concave second-order curve around its axis of symmetry, comprising a three-coordinate machine with a rotating cutting tool and a table mounted with the possibility of programmable continuous and discrete feeds for processing the workpiece in a series of passes, and a stand with fastening and adjustment elements of the workpiece in space, rigidly mounted on the table, characterized in that the table is installed with the possibility of continuously programmable and discrete feeds in one coordinate, and a rotating cutting tool with the possibility of programmable continuous and discrete feeds, respectively, in the second and third coordinates, the last of which coincides with the axis of rotation of the tool, while the tool is made with a cutting part in the form of a hemisphere located along the axis of the tool with the possibility of rolling around in an arc of a circle formed by the corresponding midsection of a second-order surface with an axis of symmetry parallel to the axis of rotation of the tool, while continuous and coordinated feeds of the tool and the table along the first two coordinates of the machine, the contact point of the spherical surface of the cutting part of the tool and the workpiece surface being machined is located on the common normal of the hemisphere and the second-order curve at the point of intersection with the mentioned circular arc, the hemisphere is made with a radius not exceeding the radius the greatest curvature of the second-order curve in the area being machined, and the accuracy of processing is associated with the geometric parameters of the rotating cutting tool and the image second-order surface to be welded by the following relations:
where σ 1 , σ 2 are the values of the corresponding deviations of the processed concave and convex surfaces of the second order from theoretical;
ρ is the radius of curvature of the forming surface of the second order between two adjacent passages;
r is the radius of the spherical surface of the cutting part of the rotating cutting tool;
A is the distance between the centers of the spherical surfaces of the rotating cutting tool in two adjacent passes, lying in the range 0 <A ≅ 2r.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99110912/02A RU2170161C2 (en) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | Method for working second-order surface and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99110912/02A RU2170161C2 (en) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | Method for working second-order surface and apparatus for performing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99110912A RU99110912A (en) | 2001-04-10 |
| RU2170161C2 true RU2170161C2 (en) | 2001-07-10 |
Family
ID=20220294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99110912/02A RU2170161C2 (en) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | Method for working second-order surface and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2170161C2 (en) |
-
1999
- 1999-05-25 RU RU99110912/02A patent/RU2170161C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1303487C (en) | Method of directing movement of tool as part of process to remove material from block of material | |
| CN1075970C (en) | Method of producing tooth flank surface modifications | |
| US9696707B2 (en) | Method of controlling tool orientation and step-over distance in face milling of curvilinear surfaces | |
| CN106873522B (en) | A kind of numerical control turning cutter path planing method of non-axis symmetry sweeping surface | |
| EP0513223A4 (en) | Computer-controlled grinding machine for producing objects with complex shapes | |
| US5645467A (en) | Method for the precision machining of gear-wheels | |
| US4945487A (en) | Data processing device for three dimensional surface machining | |
| Li et al. | Five-axis trochoidal flank milling of deep 3D cavities | |
| CN108747602B (en) | Method for grinding high-order curve section cylindrical surface array structure by using circular arc array grinding wheel | |
| JP4702951B2 (en) | Contour surface and solid processing method with numerically controlled single blade | |
| US6190241B1 (en) | Method and an internally toothed tool for the precision machining of gear-wheels, and a method and dressing wheel for dressing the tool | |
| JP2007018495A (en) | Contour machining method by numerical control single cutting tool | |
| CN103752924A (en) | One-axis stepping and three-axis linkage space curved surface milling method | |
| CN113050538B (en) | Complex micro-feature spherical crown surface turning track generation method mapped onto cylindrical surface | |
| RU2170161C2 (en) | Method for working second-order surface and apparatus for performing the same | |
| CN106933190A (en) | Generating tool axis vector method for fairing is processed based on BC type five-axle number control machine tools endless knife | |
| CN108723725A (en) | A kind of processing method of aerial blade | |
| CN110394512B (en) | Processing method of multi-stage microstructure on free-form surface | |
| JP4327662B2 (en) | Wire cut electric discharge machining method, method for creating machining program in wire cut electric discharge machining method, and machining program creation apparatus for wire cut electric discharge machining | |
| CN113065205B (en) | Track solving method for grinding rear cutter face of arc head by adopting parallel grinding wheel | |
| Yoshino et al. | Design and manufacture of pinion cutters for finishing gears with an arbitrary profile | |
| KR910010244B1 (en) | Method of working fresnel step | |
| CN113848807A (en) | Cutting area dividing method for numerical control machining surface of complex curved surface | |
| Kunqi et al. | Research on a novel approach to multi-axis line contact milling | |
| SU1033270A1 (en) | Method of working surface of reflector aerial reflection board surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050526 |