RU2266175C2

RU2266175C2 - Shaped surface turning method

Info

Publication number: RU2266175C2
Application number: RU2004103852/02A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Рыкунов (RU); А.Н. Рыкунов; Е.И. Ушакова (RU); Е.И. Ушакова; В.В. Яхонтов (RU); В.В. Яхонтов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-12-20
Also published as: RU2004103852A

Abstract

FIELD: cutting processes and equipment, namely in lathes.

SUBSTANCE: method is realized due to stabilizing cutting temperature. In order to enhance efficiency of working, to improve quality of surface layer of worked surface and to decrease wear of tool, temperature is stabilized due to changing cutting edge angle by rotating cutter around axis passing through center of radius portion at tool apex. Cutter may be rotated together with top rest of lathe.

EFFECT: enhanced efficiency, improved quality of surface layer of worked surface.

2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области обработки фасонных поверхностей точением со стабилизацией параметров процесса и может найти применение при обработке фасонных деталей с высокими требованиями к качеству поверхности и производительности процесса.The present invention relates to the field of machining of shaped surfaces by turning with stabilization of the process parameters and may find application in the processing of shaped parts with high requirements for surface quality and process performance.

Известны способы обработки фасонных поверхностей точением, при которых стабилизируют скорость резания или число оборотов [Подураев В.Н. «Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания», М.: Машиностроение, 1977 г., стр.185-186].Known methods of processing shaped surfaces by turning, which stabilize the cutting speed or speed [Poduraev V.N. "Automatically controlled and combined cutting processes", M .: Engineering, 1977, pp. 185-186].

Недостатками таких способов обработки являются колебания сил резания и температуры в зоне резания, что приводит к низкому качеству обрабатываемых поверхностей и интенсивному износу инструмента.The disadvantages of such processing methods are fluctuations in the cutting forces and temperature in the cutting zone, which leads to poor quality of the machined surfaces and intensive wear of the tool.

Также известен способ обработки фасонных поверхностей точением, при котором стабилизируют температуру резания за счет плавного изменения скорости вращения шпинделя станка [Подураев В.Н. «Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания», М.: Машиностроение, 1977 г., стр.185].Also known is a method of processing shaped surfaces by turning, in which the cutting temperature is stabilized due to a smooth change in the rotation speed of the machine spindle [V. Poduraev "Automatically controlled and combined cutting processes", M .: Mechanical engineering, 1977, p. 185].

Этот способ обработки фасонных поверхностей дает лучшие результаты, т.к. колебания сил резания здесь незначительны и это повышает точность геометрической формы детали. Однако, при стабилизации температуры резания за счет изменения скорости вращения шпинделя, условия стружкообразования, теплоотвода от инструмента и удельная нагрузка на его режущую кромку, в условиях изменения контура обрабатываемой детали, изменяются в широких пределах, т.к. изменяется главный угол резания в плане. Это делает невозможным обработку деталей, имеющих различный диаметр, с высокой скоростью резания, т.к. в этом случае скорость резания выбирается по наиболее напряженному участку, т.е. наименьшей, что способствует снижению производительности. Кроме того, это отрицательно сказывается на качестве поверхности и увеличивает износ инструмента.This method of processing shaped surfaces gives the best results, because fluctuations in cutting forces are insignificant and this increases the accuracy of the geometric shape of the part. However, when stabilization of the cutting temperature due to a change in the spindle rotation speed, the conditions of chip formation, heat removal from the tool and the specific load on its cutting edge, under conditions of changing the contour of the workpiece, vary widely, because the main cutting angle in the plan changes. This makes it impossible to process parts with different diameters, with a high cutting speed, because in this case, the cutting speed is selected according to the most stressed section, i.e. the smallest, which reduces productivity. In addition, this adversely affects surface quality and increases tool wear.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение скорости резания при обработке детали, имеющей участки с различными диаметрами, за счет создания одинаковых условий стружкообразования. теплоотвода и удельной нагрузки на режущую кромку инструмента в процессе всей обработки.The technical task of the invention is to increase the cutting speed when processing parts having sections with different diameters, by creating the same conditions of chip formation. heat sink and specific load on the cutting edge of the tool during the entire processing.

Техническая задача решается тем, что способ обработки фасонных поверхностей на токарных станках включает стабилизацию температуры резания.The technical problem is solved in that the method of processing shaped surfaces on lathes includes stabilization of the cutting temperature.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что резец поворачивают вместе с верхним суппортом станка.2. The method according to claim 1, characterized in that the cutter is rotated together with the upper support of the machine.

Новым в предлагаемом способе является то, что стабилизацию температуры осуществляют изменением главного угла резания в плане путем поворота резца вокруг оси, проходящей через центр радиусного участка при его вершине.New in the proposed method is that temperature stabilization is carried out by changing the main cutting angle in the plan by turning the cutter around an axis passing through the center of the radius section at its apex.

Кроме того резец можно поворачиать вместе с верхним суппортом станка.In addition, the cutter can be rotated together with the upper support of the machine.

На прилагаемых чертежах представлены:The accompanying drawings show:

фиг.1 - схема реализации данного способа; фиг.2 - вид А фиг.1.figure 1 - diagram of the implementation of this method; figure 2 is a view a of figure 1.

На схеме изображены двигатель 1 главного движения, шпиндель 2, патрон 3, задний центр 4, задняя бабка 5, верхний суппорт 6, регулятор 7 режима резания, включающий датчик и задатчик температуры резания, двигатель 8, редуктор 9, резец 10, ось 11, проходящая через центр 12 радиусного участка при вершине резца 10, обрабатываемая заготовка 13, имеющая участки а, б, в различного диаметра и различной конфигурации, пульт управления 14, двигатель 15 продольной подачи и двигатель 16 поперечной подачи.The diagram shows the main driving engine 1, spindle 2, chuck 3, rear center 4, tailstock 5, upper caliper 6, cutting mode controller 7, including a sensor and cutting temperature adjuster, engine 8, gearbox 9, cutter 10, axis 11, passing through the center 12 of the radius section at the top of the cutter 10, the workpiece 13 having sections a, b, in various diameters and various configurations, a control panel 14, a longitudinal feed motor 15 and a transverse feed motor 16.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно выбираются скорость резания Vp, температура резания Тр и главный угол резания в плане φ, соответствующий данной температуре. В задатчике регулятора 7 режима резания задается выбранная температура резания. Двигатель 1 главного движения приводит во вращение шпиндель 2 с патроном 3 и обрабатываемой заготовкой 13, поддерживаемой задним центром 4, установленным в пиноли задней бабки 5. При обработке заготовки 13 резцом 10 на каждом из участков а, б, в при изменении диаметров детали и ее конфигурации изменяется главный угол резания в плане φ, а значит, изменяется температура резания Тр, которая определяется датчиком регулятора 7 режима резания. В регуляторе 7 режима резания в каждый момент времени происходит сравнение температур в датчике и задатчике. По результатам сравнения подается команда на двигатель 8, который через редуктор 9 поворачивает верхний суппорт 6 с резцом 10 относительно оси 11, проходящей через центр 12 радиусного участка при вершине резца 10, и изменяет угол резания в плане φ до заданного значения, при этом температура резания изменяется до совпадения с заданной температурой.The method is as follows. Pre-selected cutting speed Vp, cutting temperature Tr and the main cutting angle in terms of φ, corresponding to a given temperature. In the setpoint controller 7 of the cutting mode, the selected cutting temperature is set. The main motion engine 1 drives the spindle 2 with the chuck 3 and the workpiece 13, supported by the rear center 4, mounted in the tailstock 5 pins. When processing the workpiece 13 with a cutter 10 in each of the sections a, b, c when changing the diameters of the part and its configuration changes the main cutting angle in terms of φ, which means that the cutting temperature Tr, which is determined by the sensor of the regulator 7 of the cutting mode, changes. In the controller 7 of the cutting mode at each moment of time there is a comparison of temperatures in the sensor and the setter. Based on the comparison results, a command is sent to the engine 8, which through the gear 9 rotates the upper support 6 with the cutter 10 relative to the axis 11, passing through the center 12 of the radius section at the top of the cutter 10, and changes the cutting angle in terms of φ to a specified value, while the cutting temperature changes to match the set temperature.

Траектория вершины резца определяется программой, и с пульта управления 14 подаются команды на двигатели соответственно продольной 15 и поперечной 16 подач.The path of the tip of the cutter is determined by the program, and from the control panel 14 commands are issued to the engines, respectively, longitudinal 15 and transverse 16 feeds.

Авторами были проведены следующие эксперименты.The authors conducted the following experiments.

Первоначально протачивался валик, имеющий различные диаметры, при постоянной глубине и подаче, при температуре Тр 850°, когда угол φ при точении изменялся в соответствии с контуром детали. Максимально возможной в этом случае оказалась скорость резания Vp, равная 0,22 м/с, соответствующая скорости резания на участках а и в, из-за увеличенной удельной нагрузки на режущую часть инструмента и недостаточного теплоотвода от него. Резервы повышения скорости на участке а не использованы.Initially, a roller having various diameters was machined at a constant depth and feed, at a temperature of Tp 850 °, when the angle φ during turning changed in accordance with the contour of the part. The maximum possible in this case was the cutting speed Vp, equal to 0.22 m / s, corresponding to the cutting speed in sections a and b, due to the increased specific load on the cutting part of the tool and insufficient heat removal from it. Reserves for increasing speed on the site and not used.

Затем протачивался такой же валик с различными главными углами в плане φ, с постоянной температурой резания Тр, равной 850°С.Then the same roller was machined with different principal angles in terms of φ, with a constant cutting temperature Tp equal to 850 ° C.

1. Угол в плане φ был выбран равным 75°. В процессе обработки при отклонении угла φ от заданной величины изменялась и температура Тр, однако при коррекции угла φ до 75°, Тр становилась равной 850°С. Скорость резания Vp при этом на всех участках была равна 0,32 м/с.1. The angle in terms of φ was chosen equal to 75 °. During processing, when the angle φ is deviated from the set value, the temperature Tp also changes, however, when the angle φ is corrected to 75 °, Tp becomes equal to 850 ° C. The cutting speed Vp in this case was 0.32 m / s in all areas.

2. Угол φ был выбран равным 45°. Отклонение температуры от заданной также корректировалось стабилизацией главного угла в плане. Скорость резания Vp на всех участках была равна 0,45 м/с.2. The angle φ was chosen equal to 45 °. The temperature deviation from the set was also corrected by stabilization of the main angle in the plan. The cutting speed Vp in all areas was 0.45 m / s.

3. Угол в плане φ был выбран равным 30° и поддерживался на протяжении всей обработки, Тр при этом равнялась 850°С. Скорость резания Vp на всех участках составляла 0,63 м/с.3. The angle in terms of φ was chosen equal to 30 ° and maintained throughout the treatment, Tp was equal to 850 ° C. The cutting speed Vp in all areas was 0.63 m / s.

Т.о., предлагаемый способ позволяет выбрать такой главный угол в плане φ, при котором можно обрабатывать деталь, имеющую различные диаметры со скоростью, почти в три раза превышающую скорость резания при обработке без стабилизации главного угла в плане.Thus, the proposed method allows you to select a major angle in terms of φ, at which you can process a part having different diameters with a speed almost three times higher than the cutting speed during processing without stabilizing the main angle in the plan.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным проявляются, кроме того, и в стабильности качества поверхностного слоя, шероховатости поверхности и равномерности износа инструмента.The advantages of the proposed method compared to the known are manifested, in addition, in the stability of the quality of the surface layer, surface roughness and uniform wear of the tool.

Как показали исследования, проведенные авторами при фасонном точении предлагаемым способом деталей, контур которых позволяет выбирать главный угол в плане φ от 15° до 90°, средняя скорость может быть повышена до трех раз по сравнению с точением существующими способами.As shown by the studies conducted by the authors during the turning of the proposed method of parts, the contour of which allows you to choose the main angle in terms of φ from 15 ° to 90 °, the average speed can be increased up to three times in comparison with the existing methods.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить производительность обработки и стабильность качества поверхностного слоя обработанной поверхности, а также снизить интенсивность износа инструмента.Thus, the proposed method can significantly increase processing productivity and stability of the quality of the surface layer of the treated surface, as well as reduce the wear rate of the tool.

Claims

1. The method of processing shaped surfaces on lathes, including stabilization of the cutting temperature, characterized in that the temperature is stabilized by changing the main cutting angle in plan by turning the cutter around an axis passing through the center of the radius section at its apex.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cutter is rotated together with the upper support of the machine.