RU2243864C2 - Complex surfaces machining method - Google Patents
Complex surfaces machining method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243864C2 RU2243864C2 RU2003102341/02A RU2003102341A RU2243864C2 RU 2243864 C2 RU2243864 C2 RU 2243864C2 RU 2003102341/02 A RU2003102341/02 A RU 2003102341/02A RU 2003102341 A RU2003102341 A RU 2003102341A RU 2243864 C2 RU2243864 C2 RU 2243864C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting tool
- machining
- plane
- axis
- machined
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Milling Processes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к механической обработке и может быть использовано преимущественно при обработке легких заполнителей сложной формы в изделиях многослойной сотовой конструкции плоским дисковым ножом на пятикоординатных станках с программным управлением. Обрабатываемый материал - пенопласт, полимерсотопласт, стеклосотопласт и т.п. Область применения - механообработка деталей авиа- и вертолетостроения.The invention relates to mechanical processing and can be used mainly in the processing of light aggregates of complex shape in products of a multilayer honeycomb structure with a flat disk knife on five-coordinate machine tools with program control. The processed material is polystyrene, polymersotoplast, fiberglass, etc. Scope - machining of aircraft and helicopter parts.
Известен способ строчной объемной обработки фасонных поверхностей фрезой с внутренним касанием, которую непрерывно поворачивают относительно продольной оси детали на угол, определяемый из условия совпадения радиуса кривизны обрабатываемого поперечного сечения с радиусом кривизны поперечного сечения цилиндра формообразования (см. авт. свид. №450657, В 23 С 3/16 за 1974 г.).A known method of horizontal volumetric processing of shaped surfaces with a milling cutter with an internal touch, which is continuously rotated relative to the longitudinal axis of the part by an angle determined from the condition that the radius of curvature of the processed cross section coincides with the radius of curvature of the cross section of the forming cylinder (see ed. Certificate No. 450657, V 23 From 3/16 for 1974).
Этот способ применим лишь для весьма ограниченного класса деталей, имеющих большую кривизну (аэродинамические модели агрегатов самолетов, коноиды, объемные кулачки, лопатки турбин и др.) и не применим для большого класса деталей, имеющих малую кривизну и значительные габариты (например, детали, выходящие на внешние обводные поверхности в авиастроении, штамповочная объемная оснастка и т.п.).This method is applicable only for a very limited class of parts having large curvature (aerodynamic models of aircraft assemblies, conoids, volumetric cams, turbine blades, etc.) and is not applicable for a large class of parts having small curvature and significant dimensions (for example, parts coming out on external bypass surfaces in the aircraft industry, stamping volumetric equipment, etc.).
Известен способ фрезерования вогнутых фасонных поверхностей с использованием цилиндрических или дисковых фрез, при котором плоскость фрезы располагается под некоторым постоянным или изменяемым углом к обрабатываемой поверхности (см. авт. свид. №132953, 49 В 5/05 за 1960 г.).A known method of milling concave shaped surfaces using cylindrical or disk cutters, in which the plane of the cutter is located at some constant or variable angle to the surface to be machined (see ed. Certificate. No. 132953, 49 5/05 for 1960).
Этот способ не точен и дает возможность получить лишь приближенную форму вогнутой поверхности.This method is not accurate and makes it possible to obtain only an approximate shape of a concave surface.
Наиболее близким по технической сущности является способ обработки сложных поверхностей торцовой вращающейся фрезой, которой сообщают продольную и периодическую поперечную подачу с установкой оси фрезы под углом α к обрабатываемой поверхности, который определяют из условия стабилизации межстрочных гребней (см. авт. свид. №1255303, В 23 С 3/16 за 1986 г.).The closest in technical essence is the method of processing complex surfaces with a face-mounted rotary cutter, which is informed of a longitudinal and periodic transverse feed with the installation of the cutter axis at an angle α to the surface to be machined, which is determined from the conditions for stabilizing the interline ridges (see ed. Certificate No. 1255303, B 23
Недостатком этого способа является невозможность обработки сложных поверхностей, имеющих двойную кривизну.The disadvantage of this method is the impossibility of processing complex surfaces having double curvature.
Предлагаемым изобретением решается задача точного формообразования сложных поверхностей, имеющих двойную кривизну, за счет соответствующей пространственной ориентации режущего инструмента при обработке с учетом двух угловых координат.The present invention solves the problem of accurate shaping of complex surfaces having double curvature due to the corresponding spatial orientation of the cutting tool during processing, taking into account two angular coordinates.
Для достижения этого технического результата в способе обработки сложных поверхностей вращающимся режущим инструментом, включающем расположение плоскости режущего инструмента под углом α к обрабатываемой поверхности, осуществляют дополнительное вращение оси режущего инструмента вокруг вектора его линейного перемещения на угол β, который определяют относительно перпендикуляра к базовой плоскости детали согласно формулеTo achieve this technical result, in a method for processing complex surfaces with a rotary cutting tool, including arranging the plane of the cutting tool at an angle α to the surface to be machined, an additional rotation of the axis of the cutting tool around its linear displacement vector by angle β is determined, which is determined relative to the perpendicular to the base plane of the part according to the formula
где А, В, С - коэффициенты плоскости, определяемой нормалью к поверхности в точке касания инструмента и вектором перемещения, которые вычисляются из равенств:where A, B, C are the coefficients of the plane defined by the normal to the surface at the point of contact of the tool and the displacement vector, which are calculated from the equalities:
А=Cosβ1Cosγ2-Cosβ2Cosγ1,A = Cosβ 1 Cosγ 2 -Cosβ 2 Cosγ 1 ,
B=Cosα2Cosγ1-Cosα1Cosγ2,B = Cosα 2 Cosγ 1 -Cosα 1 Cosγ 2 ,
C=Cosα1Cosβ2-Cosα2Cosβ1,C = Cosα 1 Cosβ 2 -Cosα 2 Cosβ 1 ,
α1, β1, γ1 - значения углов, которые составляет вектор нормали к обрабатываемой поверхности в точке касания инструмента соответственно с осями Х, Y и Z,α 1 , β 1 , γ 1 are the values of the angles that make up the normal vector to the workpiece at the point of contact of the tool with the axes X, Y and Z, respectively
α2, β2, γ2 - значения углов, которые составляет вектор линейного перемещения соответственно с осями X, Y и Z.α 2 , β 2 , γ 2 are the values of the angles that make up the linear displacement vector with the X, Y, and Z axes, respectively.
Предлагаемый способ обработки сложных поверхностей иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.The proposed method for processing complex surfaces is illustrated by the drawings shown in figures 1-3.
На фиг.1 показано положение плоского дискового ножа относительно обрабатываемой поверхности в момент его касания опорной точки A.Figure 1 shows the position of a flat circular knife relative to the work surface at the moment of its contact with reference point A.
На фиг.2 изображено положение кромки дискового ножа в плоскости, определяемой вектором нормали в точке A и прямой, соединяющей точку касания с последующей опорной точкой.Figure 2 shows the position of the edge of the circular knife in the plane defined by the normal vector at point A and the straight line connecting the touch point with the subsequent reference point.
На фиг.3 представлено сечение М-М в плоскости, перпендикулярной к прямой, которая соединяет точку касания с последующей опорной точкой.Figure 3 presents the cross-section MM in a plane perpendicular to the line that connects the point of tangency with the subsequent reference point.
На указанных чертежах поясняется сущность способа обработки. При обработке поверхности детали 1 (фиг.1) дисковый нож 2, вращающийся вокруг оси 3, перемещают по отрезкам прямых, соединяющих последовательно опорные точки С, A, B и т.д. согласно маршрутной технологии, с касанием кромки дискового ножа 2 каждой опорной точки (точка A на фиг.1). В каждой опорной точке (фиг.2) ось вращения 3 наклоняют на угол α в сторону движения относительно перпендикуляра 4 к прямой 5, соединяющей точку касания с последующей опорной точкой, в плоскости 6, определяемой указанной прямой и вектором нормали 7 к обрабатываемой поверхности в точке A. Таким образом, плоскость дискового ножа 2 будет также наклонена на угол α к прямой перемещения 5. Направления векторов нормали 7 и прямой перемещения 5 характеризуются значениями углов α1, β1, γ1 и α2, β2, γ2, которые указанные вектора образуют соответственно с осями Х, Y и Z (фиг.1). На фиг.3 (сечение по М-М) ось вращения 3 совпадает со следом плоскости 6. Таким образом, вторая угловая координата оси вращения инструмента будет определяться углом между следом плоскости 6 и перпендикуляром 8 к базовой плоскости детали.In these drawings, the essence of the processing method is explained. When processing the surface of the part 1 (Fig. 1), a
При движении дискового ножа к следующей опорной точке линейные координаты его центра О и угловые координаты оси вращения 3 меняют пропорционально изменению длины прямой 5.When the disk knife moves to the next reference point, the linear coordinates of its center O and the angular coordinates of the axis of
На фиг.2 кривая линия 9 является следом пересечения плоскости 6 с поверхностью детали 1. Расстояние между соседними опорными точками, определяющими маршрут движения ножа в процессе обработки, находят из условия обеспечения необходимой точности формообразования, характеризуемой стрелой прогиба δ между кривой 9 и прямой 5.In figure 2, the
Угол β вычисляют с использованием методов аналитической геометрии; при этом значения направляющих косинусов вектора нормали в точке касания режущего инструмента с поверхностью детали (Соsα1, Соsβ1, Соsγ1) определяют на математической модели детали, а значения направляющих косинусов единичного вектора перемещения для прямой AB вычисляют по формулам: Cosα2=(XB-XA)/S, Cosβ2=(УB-УA)/S, Cosγ2=(ZB-ZA)/S,The angle β is calculated using analytical geometry methods; the values of the direction cosines of the normal vector at the point of contact of the cutting tool with the surface of the part (Cosα 1 , Cosβ 1 , Cosγ 1 ) are determined on the mathematical model of the part, and the values of the direction cosines of the unit displacement vector for the straight line AB are calculated by the formulas: Cosα 2 = (X B -X A ) / S, Cosβ 2 = (Y B -Y A ) / S, Cosγ 2 = (Z B -Z A ) / S,
где - длина прямой AB. Если точку A принять за начало системы координат, в которой XA=0, УA=О, Za=0, то уравнение плоскости, определяемой нормалью 7 и прямой 5, может быть записано в следующем виде:Where - the length of the line AB. If point A is taken as the origin of the coordinate system in which X A = 0, Y A = 0, Z a = 0, then the equation of the plane defined by normal 7 and
AХ+BY+СZ=0,AX + BY + CZ = 0,
гдеWhere
Направление перпендикуляра к базовой плоскости обычно совпадает с направлением оси Z станочной системы координат; а для оси Z значения направляющих косинусов равныThe direction of the perpendicular to the reference plane usually coincides with the direction of the Z axis of the machine coordinate system; and for the Z axis, the values of the guide cosines are equal
Угол между прямой и плоскостью определяется известной формулойThe angle between the line and the plane is determined by the well-known formula
Подставляя в эту формулу значения коэффициентов из равенств (1) и (2), находим из нее величину угла β.Substituting into this formula the values of the coefficients from equalities (1) and (2), we find from it the value of the angle β.
На основе изложенного способа обработки разработано математическое обеспечение, которое выполняет автоматизированную подготовку программ для пятикоординатного станка с программным управлением РФП-6, то есть позволяет вычислять линейные координаты центра и угловые координаты оси вращения дискового ножа, а перемещения ножа формировать с учетом динамических характеристик указанного станка; при этом постепенное изменение линейных и угловых координат при переходе к каждой последующей опорной точке выполняется системой управления станком "Нейрон".Based on the described processing method, software has been developed that performs automated preparation of programs for a five-coordinate machine with programmed control of the RFP-6, that is, it allows you to calculate the linear coordinates of the center and the angular coordinates of the axis of rotation of the disk knife, and form the knife movements taking into account the dynamic characteristics of the specified machine; while the gradual change in linear and angular coordinates during the transition to each subsequent reference point is performed by the control system of the machine "Neuron".
На Казанском авиационном производственном объединении имени С.П. Горбунова были проведены промышленные испытания по обработке отсеков деталей, входящих в крыльевую систему управления самолета. Обработка осуществлялась плоским дисковым ножом диаметра D=50 мм с постоянным углом наклона торцовой плоскости инструмента к направлению перемещения α=1°. Число оборотов шпинделя равнялось 9000 об./мин при подаче 3000 мм/мин. Допустимое отклонение от теоретической поверхности было принято равным δ=0,02 мм, то есть равнялось величине дискретности позиционирования станка. Обработка на этих режимах обеспечивала высокую точность и хорошее качество обработанной поверхности.At the Kazan Aviation Production Association named after S.P. Gorbunov conducted industrial tests on the processing of compartments of parts included in the wing control system of the aircraft. The processing was carried out with a flat circular knife of diameter D = 50 mm with a constant angle of inclination of the end plane of the tool to the direction of movement α = 1 °. The spindle speed was 9000 rpm with a feed of 3000 mm / min. The permissible deviation from the theoretical surface was taken equal to δ = 0.02 mm, that is, it was equal to the discreteness of the positioning of the machine. Processing in these modes ensured high accuracy and good quality of the treated surface.
В I квартале 2003 года на Казанском авиационном производственном объединении им. С.П.Горбунова намечено внедрение предложенного способа обработки сложных поверхностей.In the I quarter of 2003 at the Kazan Aviation Production Association. S.P. Gorbunov is scheduled to introduce the proposed method for processing complex surfaces.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003102341/02A RU2243864C2 (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Complex surfaces machining method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003102341/02A RU2243864C2 (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Complex surfaces machining method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003102341A RU2003102341A (en) | 2004-07-27 |
RU2243864C2 true RU2243864C2 (en) | 2005-01-10 |
Family
ID=34880871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003102341/02A RU2243864C2 (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Complex surfaces machining method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243864C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514256C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Method of machining complex curvilinear surfaces |
-
2003
- 2003-01-21 RU RU2003102341/02A patent/RU2243864C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514256C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Method of machining complex curvilinear surfaces |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9696707B2 (en) | Method of controlling tool orientation and step-over distance in face milling of curvilinear surfaces | |
CN112162527B (en) | Cutter path corner smooth transition method suitable for five-axis numerical control device | |
CN113297696B (en) | Modeling method for static milling force of ball end mill based on semi-analytic method | |
CN111975021B (en) | Method for aligning center of ultra-precise turning tool with B-axis rotation center | |
CN113333785B (en) | Turning method for changing spindle rotation speed in circumferential subarea of non-circular section part | |
CN107451382B (en) | Control method for surface appearance of high-speed cutting workpiece | |
CN104678888A (en) | Tool path generating method for multi-axis machining complex curved surface of constraint circular tool based on motion of machine tool | |
JP3000219B2 (en) | Information processing equipment for curved surface processing | |
CN113458466A (en) | One-step forming processing method for integral large-side inclined propeller by 360-degree spiral circular cutting in space | |
JP4702951B2 (en) | Contour surface and solid processing method with numerically controlled single blade | |
CN109093447A (en) | A kind of knife rail design method based on cutter uniform wear | |
CN111880472A (en) | Slow-tool servo tool path and design method thereof | |
JP2007018495A (en) | Contour machining method by numerical control single cutting tool | |
CN100424601C (en) | Method for processing shoe tree | |
RU2243864C2 (en) | Complex surfaces machining method | |
Fan | Cutting speed modelling in ball nose milling applications | |
Xu et al. | Non-redundant tool trajectory generation for surface finish machining based on geodesic curvature matching | |
CN108490881A (en) | A method of orthogonal turn-milling Chip Shape and type are differentiated using emulation technology | |
Ichikawa et al. | Method of Planning Tool Postures for Deep Groove Machining of Complex Shapes–Development of an Automatic Planning Method that Considers the Motions of the Rotational Axis when the Tool Reverses Direction in Grooved Shapes– | |
Tian et al. | Research on robotic automatic machining for welding groove of complex integral impeller | |
KR101077448B1 (en) | Constant feedrate controlled 5-axis machining | |
CN113065205A (en) | Track solving method for grinding rear cutter face of arc head by adopting parallel grinding wheel | |
RU2422248C2 (en) | Method of hard-to-make turning | |
RU2456124C2 (en) | Method of planing | |
CN113848807B (en) | Method for dividing cutting area of numerical control machining surface of complex curved surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HK4A | Changes in a published invention | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20150326 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |