RU2245224C1

RU2245224C1 - Apparatus for working cylindrical non-round surfaces

Info

Publication number: RU2245224C1
Application number: RU2003123901/02A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Лакирев (RU); С.Г. Лакирев; С.Г. Чиненов (RU); С.Г. Чиненов; Т.П. Чиненова (RU); Т.П. Чиненова; С.П. Максимов (RU); С.П. Максимов; В.В. Ворона (RU); В.В. Ворона
Original assignee: Южно-Уральский государственный университет
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-01-27
Also published as: RU2003123901A

Abstract

FIELD: working materials by cutting, working non-round shafts and openings.

SUBSTANCE: apparatus includes housing, cutter holder mounted in housing with possibility of motion along guides, contour follower, clamping device mounted in body of contour follower and tool mounted in cutter holder and inclined relative to axis of contour follower. In order to enhance working accuracy at working sine curves, probe is rigidly secured to cutter holder. Flat working surface of probe is normal relative to guides. Probe is engaged with outer surface of bearing assembly mounted in contour follower. The last is in the form of eccentric. In description of invention relation is given for determining entering angle of cutter.

EFFECT: enhanced accuracy at working sine surfaces.

4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при обработке некруглых валов и отверстий.The invention relates to the processing of materials by cutting and can be used in the processing of non-circular shafts and holes.

Известен плавающий патрон (см. в кн. С.Г.Лакирев. Обработка отверстий. Справочник /Под ред. С.Г.Лакирева/ М.: Машиностроение; 1984, стр.171). Патрон имеет поводковое кольцо, в пазах которого установлены шарики, по которым перемещается корпус патрона с инструментом при работе. Недостатком данного устройства является небольшой ход в радиальном направлении, отсутствие требуемой траектории движения, а значит невозможность получения требуемых некруглых цилиндрических поверхностей.The floating cartridge is known (see in the book. S.G. Lakirev. Processing of holes. Handbook / Ed. By S.G. Lakirev / M .: Mechanical Engineering; 1984, p. 171). The cartridge has a lead ring, in the grooves of which balls are installed, along which the cartridge case with the tool moves during operation. The disadvantage of this device is a small stroke in the radial direction, the absence of the required trajectory, and therefore the inability to obtain the required non-circular cylindrical surfaces.

Известно приспособление для обработки трехгранных валов (см. в кн. С.Г.Лакирев, С.Г.Чиненов. Математическое моделирование и новые принципы формообразования некруглых поверхностей. - Челябинск: ЧГТУ, с.89, 1994. - ч.II), принятое за прототип. Устройство состоит из корпуса, в котором установлено основание с возможностью возвратно-поступательного движения. На основании расположен резцедержатель с инструментом, причем резцедержатель установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в плоскости, параллельной плоскости движения основания, а направление движения резцедержателя перпендикулярно направлению движения основания. Инструмент установлен в резцедержателе под углом к оси копира. Устройство содержит пустотелый вал, в котором установлен с возможностью поворота вал с закрепленным копиром. Копир контактирует с внутренними обоймами подшипников, установленных в резцедержателе. При вращении копира резцедержатель и основание совершают движения во взаимно перпендикулярных направлениях, что заставляет режущую кромку инструмента совершать сложное движение, образуя на детали требуемую поверхность. Недостатком данного устройства является невозможность получения синусоидальных цилиндрических поверхностей, сложность копира, низкая жесткость технологической системы и как следствие, снижение точности обработки.A device for processing trihedral shafts is known (see in the book S.G. Lakirev, S.G. Chinenov. Mathematical modeling and new principles of shaping non-circular surfaces. - Chelyabinsk: ChSTU, p. 89, 1994. - part II), adopted as a prototype. The device consists of a housing in which a base is installed with the possibility of reciprocating motion. A tool holder with a tool is located on the base, the tool holder being mounted with the possibility of reciprocating motion in a plane parallel to the plane of movement of the base, and the direction of movement of the tool holder is perpendicular to the direction of movement of the base. The tool is installed in the tool holder at an angle to the axis of the copier. The device comprises a hollow shaft, in which a shaft with a fixed copier is mounted rotatably. The copier is in contact with the inner race of bearings mounted in the tool holder. During the rotation of the copier, the tool holder and base make movements in mutually perpendicular directions, which causes the cutting edge of the tool to make a complex movement, forming the desired surface on the part. The disadvantage of this device is the impossibility of obtaining sinusoidal cylindrical surfaces, the complexity of the copier, the low rigidity of the technological system and, as a result, the reduction in processing accuracy.

Технической задачей является устранение указанных недостатков, а именно получение различных синусоидальных цилиндрических поверхностей при использовании простых копиров и повышение точности обработки.The technical task is to eliminate these drawbacks, namely the receipt of various sinusoidal cylindrical surfaces using simple copiers and improving the accuracy of processing.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для обработки некруглых цилиндрических поверхностей, включающем корпус, расположенный на корпусе резцедержатель с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим, копир, зажимное приспособление, установленное в корпусе копира и инструмент, расположенный в резцедержателе под углом к оси копира, согласно изобретению на резцедержателе жестко закреплен щуп, плоская рабочая поверхность которого перпендикулярна направляющим и который имеет контакт с наружной поверхностью подшипника, установленного на копире, выполненном в виде эксцентрика, при этом главный угол в плане φ определен по соотношению:The stated technical problem is solved in that in a device for processing non-circular cylindrical surfaces, including a housing, a tool holder located on the housing with the possibility of reciprocating movement along the guides, a copier, a clamping device installed in the copier body and a tool located at an angle to the axis in the tool holder a copier, according to the invention, a probe is rigidly fixed on the tool holder, the flat working surface of which is perpendicular to the guides and which has contact with the outer the surface of the bearing mounted on a copier made in the form of an eccentric, while the main angle in terms of φ is determined by the ratio:

где L - минимальный вылет инструмента,where L is the minimum tool overhang,

d - диаметр инструмента,d is the diameter of the tool

β - угол установки инструмента.β is the angle of installation of the tool.

Сравнение заявленного устройства с известными позволяет сделать вывод о достижении нового технического эффекта, выразившегося в упрощении формы копира, выполненного в виде круглой поверхности при использовании плоского щупа, контактирующего с рабочими поверхностями копира, и повышение точности обработки за счет исключения изгибных деформаций инструмента от радиальной и осевой сил резания.Comparison of the claimed device with the known allows us to conclude that a new technical effect is achieved, which is expressed in simplifying the shape of the copier, made in the form of a round surface using a flat probe in contact with the working surfaces of the copier, and improving the machining accuracy by eliminating bending deformation of the tool from radial and axial cutting forces.

Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 показано устройство для обработки некруглых цилиндрических поверхностей;figure 1 shows a device for processing non-circular cylindrical surfaces;

на фиг.2 - разрез А-А устройства для обработки некруглых цилиндрических поверхностей;figure 2 is a section aa of the device for processing non-circular cylindrical surfaces;

на фиг.3 - сечение Д-Д устройства для обработки некруглых цилиндрических поверхностей;figure 3 is a cross section DD device for processing non-circular cylindrical surfaces;

на фиг.4 - схема для определения главного угла в плане.figure 4 is a diagram for determining the main angle in the plan.

Устройство для обработки некруглых цилиндрических поверхностей состоит из корпуса 1 (фиг.1), неподвижно установленного на поперечном суппорте токарного станка, подвижного элемента в виде резцедержателя 2, установленного в корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим 3 (фиг.2) и прижатого планкой 4 к корпусу 1 посредством болтов 5. В корпусе 1, резцедержателе 2 и планке 4 выполнены прямолинейные дорожки качения (направляющие 3), в которых размещены шарики 6. В отверстии резцедержателя 2 установлен инструмент 7, ось которого расположена под углом β к оси копира 8. Для настройки инструмента 7 на требуемый размер в корпусе резцедержателя 2 размещен винт 9, а также нажимные винты 10 (фиг.3) для фиксации инструмента 7 в требуемом положении. На резцедержателе 2 жестко закреплен щуп 11, плоская рабочая поверхность А которого перпендикулярна направляющим и который имеет контакт с наружной поверхностью подшипника 12, установленного на поверхность В копира 8. Между корпусом 1 и резцедержателем 2 заневолены прижимные пружины 13 для обеспечения постоянного контакта между копиром 8 и щупом 11. Копир 8 представляет собой деталь, устанавливаемую на шпиндель токарного станка, внутри которой располагается зажимное приспособление 14 для установки и закрепления заготовки; наружная поверхность детали В, на которую устанавливается подшипник 12, профилирована окружностью, ось которой отстоит от оси вращения копира на расстоянии "е".A device for processing non-circular cylindrical surfaces consists of a housing 1 (Fig. 1), fixedly mounted on the transverse support of a lathe, a movable element in the form of a tool holder 2, mounted in the housing 1 with the possibility of reciprocating movement along the guides 3 (Fig. 2) and pressed by the strap 4 to the housing 1 by means of bolts 5. In the housing 1, tool holder 2 and strap 4 there are made straight raceways (guides 3) in which the balls are placed 6. A tool 7 is installed in the hole of the tool holder 2, which is at an angle β to the axis 8. For copier setting tool 7 to the desired size in the tool holder body 2 is placed a screw 9, and the pressing screws 10 (Figure 3) to lock the tool 7 in the required position. A probe 11 is rigidly fixed to the tool holder 2, the flat working surface A of which is perpendicular to the guides and which has contact with the outer surface of the bearing 12 mounted on the surface B of the copier 8. Between the housing 1 and the tool holder 2, compression springs 13 are engaged to ensure constant contact between the copier 8 and probe 11. A copier 8 is a part mounted on a spindle of a lathe, inside of which there is a clamping device 14 for installing and securing the workpiece; the outer surface of part B, on which the bearing 12 is mounted, is profiled by a circle whose axis is spaced from the axis of rotation of the copier at a distance of "e".

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Заготовку закрепляют в зажимное приспособление 14. Круглый инструмент 7 устанавливают в отверстие резцедержателя 2, настраивают на требуемый размер при помощи винта 9 и фиксируют нажимными винтами 10, которые контактируют с лыской, выполненной на круглом инструменте 7 параллельно плоскости, проходящей через вершину и ось инструмента. Перемещением поперечного суппорта устанавливают щуп 11, заневоленный на резцедержателе 2 на наружную поверхность подшипника 12. Постоянный контакт между щупом 11 и поверхностью подшипника 12 обеспечивается с помощью пружин 13. Шпинделю станка придается вращательное движение резания, а продольному суппорту движение подач. В результате касания щупа 11 резцедержателя 2 рабочей поверхности подшипника 12, установленного на поверхности В копира 8, при вращении последнего происходит радиальное движение резцедержателя 2 в корпусе 1 по направляющим 3 с шариками 6 по закону f(t)=e·cos(ω·t), (ω - угловая скорость вращения копира) за счет чего и происходит обработка некруглого цилиндрического отверстия.The workpiece is fixed in the clamping device 14. The round tool 7 is installed in the hole of the tool holder 2, adjusted to the required size with the screw 9 and fixed with compression screws 10, which contact the flat made on the circular tool 7 parallel to the plane passing through the top and axis of the tool. By moving the transverse caliper, a probe 11 is mounted on the tool holder 2 on the outer surface of the bearing 12. Permanent contact between the probe 11 and the surface of the bearing 12 is provided by the springs 13. The spindle of the machine is given a rotational cutting movement, and the longitudinal support is fed. As a result of touching the probe 11 of the tool holder 2 of the working surface of the bearing 12 mounted on the surface B of the copier 8, when the latter rotates, the tool holder 2 is radially moved in the housing 1 along the guides 3 with balls 6 according to the law f (t) = e · cos (ω · t ), (ω is the angular velocity of rotation of the copier) due to which the non-circular cylindrical hole is processed.

Для исключения изгибающих моментов от радиальной и осевой сил резания, возникающих при обработке, инструмент 7 устанавливают в резцедержатель 2 под углом β к оси копира 8 (фиг.4). Таким образом, изгибные нагрузки от радиальной Р_y и осевой Р_x сил резания компенсируют друг друга, при этом главный угол в плане инструмента определен следующим образом:To exclude bending moments from the radial and axial cutting forces that occur during processing, the tool 7 is installed in the tool holder 2 at an angle β to the axis of the copier 8 (figure 4). Thus, the bending loads from the radial P _y and axial P _x cutting forces cancel each other, while the main angle in terms of the tool is defined as follows:

Уравнение моментов относительно точки О.The equation of moments relative to point O.

Разделим правую и левую части на Р_Y и подставим выражение

Divide the right and left parts by P _Y and substitute the expression

Использование предлагаемого устройства позволит получать различные синусоидальные цилиндрические поверхности при использовании простых копиров, например, в виде окружностей и повысить точность обработки за счет компенсации изгибающих моментов от радиальной и осевой сил резания.Using the proposed device will allow you to get a variety of sinusoidal cylindrical surfaces when using simple copiers, for example, in the form of circles and to increase the accuracy of processing by compensating for bending moments from radial and axial cutting forces.

Изобретение может быть использовано в технологических системах, применяемых для обработки некруглых цилиндрических поверхностей, профилированных синусоидой, например, для изготовления рабочих поверхностей деталей роторно-поршневых машин, а также деталей профильных соединений.The invention can be used in technological systems used for processing non-circular cylindrical surfaces profiled by a sinusoid, for example, for the manufacture of work surfaces of parts of rotary piston machines, as well as parts of profile joints.

Claims

A device for processing non-circular cylindrical surfaces, including a housing located on the housing of the tool holder with the possibility of reciprocating motion along the guides, a copier, a clamping device installed in the body of the copier, and a tool located in the tool holder at an angle to the axis of the copier, characterized in that the tool holder is rigidly fixed probe, the flat working surface of which is perpendicular to the guides and which has contact with the outer surface of the bearing mounted on the copier, made in the form of an eccentric, and the main angle in terms of φ is determined by the ratio

where L is the minimum tool overhang,

d is the diameter of the tool

β is the angle of installation of the tool.