RU2282524C2 - Articles planing method - Google Patents
Articles planing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282524C2 RU2282524C2 RU2004132077/02A RU2004132077A RU2282524C2 RU 2282524 C2 RU2282524 C2 RU 2282524C2 RU 2004132077/02 A RU2004132077/02 A RU 2004132077/02A RU 2004132077 A RU2004132077 A RU 2004132077A RU 2282524 C2 RU2282524 C2 RU 2282524C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- cutting
- plane
- coordinate axes
- planing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть, преимущественно, использовано при механической обработке строганием, в том числе, изделий со сложным профилем обрабатываемой поверхностиThe invention relates to the field of engineering and can be mainly used in machining by planing, including products with a complex profile of the machined surface
Строгание является производительным и точным методом удаления припуска с обрабатываемой детали, поскольку скорость относительного перемещения резца и заготовки может соответствовать скорости резания, оптимальной (рекомендуемой) для взаимодействующей пары: материал инструмента - материал обрабатываемой заготовки. Этот метод широко применялся в механообработке до середины 60-х годов прошлого столетия.Planing is a productive and accurate method of removing stock from the workpiece, since the relative speed of the cutter and the workpiece can correspond to a cutting speed that is optimal (recommended) for the interacting pair: tool material - material of the workpiece. This method was widely used in machining until the mid 60-ies of the last century.
Известен способ обработки изделий методом, в котором перед началом обработки производят исходную пространственную ориентацию инструмента, включающую заданную ориентацию его продольной оси и установку передней поверхности инструмента под заданным исходным углом к поверхности резания. В процессе обработки осуществляют (по заданной программе) синхронное относительное перемещение обрабатываемого изделия и/или инструмента по двум ортогональным координатным осям. Продольную ось инструмента ориентируют параллельно плоскости расположения упомянутых координатных осей, а упомянутое относительное перемещение осуществляют по прямолинейной траектории (SU, A1, №1618524).A known method of processing products by a method in which, before starting processing, produces the initial spatial orientation of the tool, including a given orientation of its longitudinal axis and setting the front surface of the tool at a given initial angle to the cutting surface. During processing, synchronous relative movement of the workpiece and / or tool along two orthogonal coordinate axes is carried out (according to a given program). The longitudinal axis of the tool is oriented parallel to the plane of the location of the coordinate axes, and the relative movement is carried out along a straight path (SU, A1, No. 1618524).
К недостаткам известного из уровня техники способа обработки изделий строганием следует отнести то, что он практически не приемлем в случае его использования при формировании на поверхности обрабатываемого изделия профильных элементов (например, канавок) со сложной геометрической формой (в плане) по траектории, включающей криволинейные участки, например участки с переменным радиусом кривизны.The disadvantages of the prior art method of processing products with planing should be attributed to the fact that it is practically not acceptable if it is used when forming profile elements (for example, grooves) on the surface of the processed product with a complex geometric shape (in plan) along a path including curved sections , for example, sections with a variable radius of curvature.
Объясняется это тем, что в известном способе не предусмотрены какие-либо средства и/или методы для изменения относительного пространственного положения передней поверхности инструмента (по отношению к ее исходному положению) в процессе обработки участков криволинейной траектории таким образом, чтобы при прохождении любой точки участка криволинейной траектории передняя поверхность оставалась бы под тем же заданным исходным углом, что и перед началом обработки, к плоскости, которая пересекает плоскость расположения упомянутых координатных осей и ориентирована параллельно проекции вектора мгновенной относительной скорости инструмента в этой точке на плоскость расположения упомянутых координатных осей.This is explained by the fact that the known method does not provide any means and / or methods for changing the relative spatial position of the front surface of the tool (with respect to its initial position) during processing of sections of a curved path so that when passing through any point of the portion of the curved the trajectory, the front surface would remain at the same specified initial angle as before the start of processing, to the plane that intersects the plane of the location of the mentioned coordinates axes and is oriented parallel to the projection of the vector of the instantaneous relative velocity of the tool at this point on the plane of the location of the mentioned coordinate axes.
Отсутствие в известном способе обработки строганием вышеуказанного процесса ведет к следующим негативным последствиям.The absence in the known method of processing planing of the above process leads to the following negative consequences.
Во-первых, снижается стойкость инструмента, ввиду неблагоприятных условий резания при прохождении инструмента по соответствующим участкам траектории резания (например, по участкам с переменным радиусом кривизны), так как происходит изменение пространственной ориентации передней поверхности инструмента относительно поверхности резания по отношению к заданному исходному положению этой поверхности и соответственно во взаимодействие с материалом обрабатываемого изделия вступают задние поверхности инструмента.Firstly, the tool life is reduced due to adverse cutting conditions when the tool passes through the corresponding sections of the cutting path (for example, along sections with a variable radius of curvature), since there is a change in the spatial orientation of the tool’s front surface relative to the cutting surface with respect to a given initial position of this surfaces and, accordingly, the rear surfaces of the tool interact with the material of the workpiece.
Во-вторых, снижается точность обработки при изменении геометрии в плане формируемого профиля (в случае нарезания, например, криволинейных профильных канавок на поверхности изделия), так как изменяется пространственная ориентация передней поверхности инструмента (относительно ее заданной исходной ориентации) по отношению к направлению относительного перемещения инструмента.Secondly, machining accuracy decreases when geometry is changed in terms of the profile being formed (in the case of cutting, for example, curved profile grooves on the surface of the product), since the spatial orientation of the tool’s front surface (relative to its predetermined initial orientation) changes with respect to the direction of relative movement tool.
Еще одним недостатком данного способа обработки методом строгания является наличие холостого хода инструмента после каждого рабочего хода, что:Another disadvantage of this planing method is the presence of an idle tool after each working stroke, which:
- во-первых, в значительной степени снижает производительность процесса;- firstly, significantly reduces the performance of the process;
- во-вторых, при многопроходном резании снижается долговечность инструмента, поскольку весь процесс резания осуществляется одной режущей кромкой (т.е. вторая режущая кромка остается не задействованной в течение всего процессе обработки изделия).- secondly, with multi-pass cutting, the tool life is reduced, since the entire cutting process is carried out by one cutting edge (i.e., the second cutting edge remains unused during the entire process of processing the product).
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ обработки изделий строганием, в котором в начале обработки производят исходную пространственную ориентацию инструмента в виде резца, включающую ориентацию его продольной оси под углом, близким или равным 90°, к обрабатываемой поверхности, расположенной параллельно плоскости расположения координатных осей X, У, и установку передней поверхности инструмента под заданным исходным углом к поверхности резания. В процессе обработки осуществляют по заданной программе относительное перемещение обрабатываемого изделия и инструмента по трем ортогональным координатным осям X, У, Z. Упомянутое относительное перемещение осуществляют по заданной траектории, а при изменении направления проекции вектора V скорости относительного перемещения инструмента на плоскость расположения упомянутых координатных осей Х и У изменяют пространственное положение передней поверхности инструмента относительно ее предыдущего положения таким образом, чтобы при прохождении любой точки упомянутой траектории перемещения эта передняя поверхность оставалась под тем же заданным исходным углом, что и перед началом обработки, к плоскости, которая пересекает плоскость расположения координатных осей X, У и ориентирована параллельно проекции вектора V мгновенной относительной скорости инструмента в этой точке на плоскость расположения упомянутых координатных осей X, У. Для этого осуществляют поворот по угловой координате С обрабатываемого изделия и/или инструмента вокруг соответствующих осей, ориентированных по нормали к плоскости расположения координатных осей X, У и проходящих через одну из вершин инструмента (RU, A1, №2153958).Closest to the claimed technical solution is a method of processing products by planing, in which at the beginning of processing the initial spatial orientation of the tool is made in the form of a cutter, including the orientation of its longitudinal axis at an angle close to or equal to 90 ° to the surface to be machined, parallel to the plane of the coordinate axes X, Y, and setting the front surface of the tool at a given initial angle to the cutting surface. During processing, relative movement of the workpiece and tool along three orthogonal coordinate axes X, Y, Z is carried out according to a given program. The relative movement is carried out along a predetermined path, and when the direction of the projection of the vector V of the relative velocity of the tool moves to the location plane of the mentioned coordinate axes X and Y change the spatial position of the front surface of the tool relative to its previous position so that when Waiting for any point of the mentioned trajectory of movement, this front surface remained at the same given initial angle as before the start of processing, to a plane that intersects the plane of the coordinate axes X, Y and is oriented parallel to the projection of the vector V of the instantaneous relative velocity of the tool at this point on the plane the location of the mentioned coordinate axes X, U. To do this, rotate along the angular coordinate C of the workpiece and / or tool around the corresponding axes, reference data normal to the plane of the coordinate axes X, Y and passing through one of the vertices of the tool (RU, A1, No. 2153958).
К недостаткам данного способа обработки строганием следует отнести наличие холостого хода инструмента после каждого рабочего хода, что:The disadvantages of this method of processing planing should include the presence of idling tool after each working stroke, which:
- во-первых, в значительной степени снижает производительность процесса;- firstly, significantly reduces the performance of the process;
- во-вторых, при многопроходном резании снижается долговечность инструмента, поскольку весь процесс резания осуществляется одной режущей кромкой (т.е. вторая режущая кромка остается не задействованной в течение всего процессе обработки изделия).- secondly, with multi-pass cutting, the tool life is reduced, since the entire cutting process is carried out by one cutting edge (i.e., the second cutting edge remains unused during the entire process of processing the product).
В основу заявленного способа обработки изделий методом силового объемного строгания была положена задача создания такой технологии строгания (резания), которая одновременно с расширением области применения и технологических возможностей обеспечивала бы повышение производительности процесса и долговечности инструмента без потери точности и качества обработки и дополнительных материальных затрат на изготовления инструмента (т.е. исключительно технологическим способом).The claimed method of processing products by volumetric planing was based on the task of creating such a planing (cutting) technology, which, at the same time as expanding the scope and technological capabilities, would provide an increase in process productivity and tool life without loss of accuracy and quality of processing and additional material costs for manufacturing tool (i.e. exclusively by technological means).
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе обработки изделий строганием, в котором перед началом обработки производят исходную пространственную ориентацию инструмента в виде резца, включающую ориентацию его продольной оси под углом, близким или равным 90°, к обрабатываемой поверхности, расположенной параллельно плоскости расположения координатных осей X, У, и установку передней поверхности инструмента под заданным исходным углом к поверхности резания, а в процессе обработки осуществляют по заданной программе относительное перемещение обрабатываемого изделия и инструмента по меньшей мере по двум ортогональным координатным осям X, У, упомянутое относительное перемещение осуществляют по заданной траектории, а при изменении направления проекции вектора V скорости относительного перемещения инструмента на плоскость расположения упомянутых координатных осей Х и У изменяют пространственное положение передней поверхности инструмента относительно ее предыдущего положения таким образом, чтобы при прохождении любой точки упомянутой траектории перемещения эта передняя поверхность оставалась под тем же заданным исходным углом, что и перед началом обработки, к плоскости, которая пересекает плоскость расположения координатных осей X, У и ориентирована параллельно проекции вектора V мгновенной относительной скорости инструмента в этой точке на плоскость расположения упомянутых координатных осей X, У, для чего осуществляют поворот по угловой координате С обрабатываемого изделия и/или инструмента вокруг соответствующих осей, ориентированных по нормали к плоскости расположения координатных осей X, У и проходящих через одну из вершин инструмента, согласно изобретению в конце каждого прохода инструмента осуществляют его разворот на 180° с одновременным смещением соответствующей режущей кромки инструмента в зону снимаемого припуска на величину подачи, исключая при этом взаимодействие режущих кромок инструмента и его задней поверхности с материалом обрабатываемого изделия, после чего производят удаление снимаемого припуска в обратном направлении другой боковой режущей кромкой инструмента, а процесс строгания осуществляют в пределах следующих значений величин технологических параметров обработки:The problem is achieved due to the fact that in the method of processing products by planing, in which, before starting processing, the initial spatial orientation of the tool is made in the form of a cutter, including the orientation of its longitudinal axis at an angle close to or equal to 90 ° to the surface to be processed parallel to the plane of location coordinate axes X, Y, and the installation of the front surface of the tool at a given initial angle to the cutting surface, and during processing is carried out according to a given program at least two orthogonal coordinate axes X, Y move the workpiece and the tool, the relative movement is carried out along a predetermined path, and when the projection direction of the vector V of the relative velocity of the tool moves to the location plane of the coordinate axes X and Y, the spatial position of the front the surface of the tool relative to its previous position so that when passing through any point of the mentioned path This front surface remained at the same predetermined initial angle as before the start of processing, to a plane that intersects the plane of the coordinate axes X, Y and is oriented parallel to the projection of the vector V of the instantaneous relative velocity of the tool at this point on the plane of the location of the mentioned coordinate axes X , U, for which rotation along the angular coordinate C of the workpiece and / or tool is carried out around the corresponding axes oriented normal to the coordinate plane x axes X, Y and passing through one of the vertices of the tool, according to the invention, at the end of each pass of the tool, it is rotated 180 ° with a simultaneous shift of the corresponding cutting edge of the tool into the area of the removed allowance by the feed amount, excluding the interaction of the cutting edges of the tool and its the back surface with the material of the workpiece, after which the removed allowance is removed in the opposite direction with the other side cutting edge of the tool, and the planing process is carried out within the following values of technological processing parameters:
V - до 40 м/мин,V - up to 40 m / min,
а - до 2g м/с2,a - up to 2g m / s 2 ,
Рх=20÷50 кН,P x = 20 ÷ 50 kN,
где V - скорость перемещения инструмента (скорость резания) во время каждого прохода;where V is the tool moving speed (cutting speed) during each pass;
а - ускорение инструмента до момента достижения заданной скорости резания;a - acceleration of the tool until the specified cutting speed is reached;
Рx - усилие на инструменте в направлении вектора скорости резания (т.е. по оси X);P x is the force on the tool in the direction of the cutting speed vector (i.e., along the X axis);
g - ускорение силы тяжести.g is the acceleration of gravity.
Разумно процесс строгания осуществлять резцом с симметричным, относительно его продольной оси, расположением боковых режущих кромок.It is reasonable to carry out the planing process with a cutter with a symmetrical arrangement of the lateral cutting edges with respect to its longitudinal axis.
В ряде случаев целесообразно упомянутую ось поворота инструмента и/или обрабатываемого изделия совмещать с передней поверхностью резца, которую ориентируют под углом, близким или равным 90°, относительно плоскости, которая пересекает плоскость расположения координатных осей X, У и ориентирована параллельно проекции вектора V мгновенной относительной скорости инструмента в этой точке на плоскость расположения упомянутых координатных осей X, У.In some cases, it is advisable to combine the mentioned axis of rotation of the tool and / or the workpiece with the front surface of the cutter, which is oriented at an angle close to or equal to 90 °, relative to the plane that intersects the plane of the coordinate axes X, Y and is oriented parallel to the projection of the instantaneous relative vector V the speed of the tool at this point on the plane of the location of the coordinate axes X, Y.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
Фиг.1 - траектория относительного перемещения обрабатываемого изделия и инструмента (траектория резания) в ортогональных координатных осях X и У, а также пространственное положение передней поверхности инструмента в различных точках этой траектории и оси поворота согласно варианта по п.4 формулы изобретения.Figure 1 - the trajectory of the relative movement of the workpiece and tool (cutting path) in the orthogonal coordinate axes X and Y, as well as the spatial position of the front surface of the tool at various points of this path and the axis of rotation according to the variant according to claim 4.
Фиг.2 - одна из возможных конструкций инструмента (резца), используемого для промышленной реализации патентуемого способа (по п.3 формулы изобретения).Figure 2 - one of the possible designs of the tool (cutter) used for industrial implementation of the patented method (according to
Фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.2.Figure 3 is a view along arrow A in figure 2.
Фиг.4 - сечение по В-В на фиг.3.Figure 4 is a section along BB in figure 3.
Фиг.5 - общая схема универсального станка для реализации заявленного способа.5 is a general diagram of a universal machine for implementing the inventive method.
С развитием числового программного управления (ЧПУ), строгание было вытеснено фрезерованием, как более универсальным методом обработки, применяемым при обработке деталей как простой, так и сложной формы.With the development of numerical program control (CNC), planing was supplanted by milling, as a more universal processing method used in the processing of parts of both simple and complex shapes.
До последнего времени станки с ЧПУ не могли обеспечить величин скорости резания (V), ускорения (а) и силы (Р), необходимых для эффективного применения строгания. Кроме того, не проявлялся интерес к разработке станков с ЧПУ, реализующих следующие принципиальные преимущества строгания: производительность, точность, простой режущий инструмент.Until recently, CNC machines could not provide the values of cutting speed (V), acceleration (a) and force (P) necessary for the effective application of planing. In addition, there was no interest in the development of CNC machines that realized the following principal advantages of planing: productivity, precision, a simple cutting tool.
Высокая производительность строгания определяется тем, что скорость относительного перемещения резца и заготовки (скорость удаления припуска за один проход или скорость резания) может соответствовать скорости резания, рекомендуемой для взаимодействующей пары: материал инструмента - материал обрабатываемой заготовки.High planing productivity is determined by the fact that the speed of relative movement of the cutter and the workpiece (the removal rate of the allowance in one pass or the cutting speed) can correspond to the cutting speed recommended for the interacting pair: tool material - material of the workpiece.
Высокая точность строгания определяется тем, что обрабатываемую поверхность формируют режущие кромки резца, положение которых относительно заготовки определяет система ЧПУ.High precision planing is determined by the fact that the cutting surface is formed by the cutting edges of the cutter, the position of which relative to the workpiece is determined by the CNC system.
Высокая эффективность строгания определяется многократным повышением производительности удаления припуска и дешевым простым режущим инструментом.High planing efficiency is determined by a multiple increase in stock removal performance and a cheap, simple cutting tool.
В настоящее время появились технические решения в конструкции станков с ЧПУ передовых фирм, обеспечивающие достижение следующих значений скорости резания: ускорения и силы, действующей в направлении вектора скорости резания соответственно: V=40 м/мин; a=2g м/с2, (где g - ускорение силы тяжести); Р=20÷50 кН.At present, technical solutions have appeared in the design of cutting-edge CNC machines of the leading companies, ensuring the following values of cutting speed are achieved: acceleration and force acting in the direction of the cutting speed vector, respectively: V = 40 m / min; a = 2g m / s 2 , (where g is the acceleration of gravity); P = 20 ÷ 50 kN.
Особенность предлагаемого способа строгания характеризуется тем, что:The feature of the proposed method of planing is characterized in that:
- строгальный резец устанавливается в поворачивающийся (или вращающийся) шпиндель станка, пригодного также для таких методов обработки, как фрезерование, сверление, долбление;- the planing cutter is installed in a rotating (or rotating) spindle of the machine, also suitable for processing methods such as milling, drilling, chiselling;
- заготовка (или инструмент) перемещаются по траекториям, заданным координатами X, У, Z вдоль обрабатываемой, в том числе, криволинейной поверхности, а также угловой координате С, снимая стружку;- the workpiece (or tool) moves along the paths specified by the coordinates X, Y, Z along the machined surface, including the curved surface, as well as the angular coordinate C, removing chips;
- шпиндель, если необходимо, поворачивается вокруг соответствующей оси (по угловой координате С), сохраняя постоянный угол между касательной к поверхности резания в каждой точке траектории резания и передней поверхностью резца.- the spindle, if necessary, rotates around the corresponding axis (along the angular coordinate C), maintaining a constant angle between the tangent to the cutting surface at each point of the cutting path and the front surface of the cutter.
Учитывая опыт проектирования, изготовления и эксплуатации прецизионного гравировально-строгального станка мод. МА6465СМФ4 для реализации заявленного метода станок должен иметь три линейных движения, обеспечивающих перемещение со скоростью V не ниже 40 м/мин и ускорением около 2g, а также усилия Р, достаточные для удаления припуска на обработку строганием.Given the experience in the design, manufacture and operation of a precision engraving planing machine mod. MA6465SMF4 for the implementation of the claimed method, the machine must have three linear movements, providing movement at a speed V of at least 40 m / min and an acceleration of about 2g, as well as forces P sufficient to remove the allowance for planing.
В частности, для обеспечения точности обработки по 6-7 квалитету и шероховатости поверхности до 1,2 мкм необходимо применить:In particular, to ensure the accuracy of processing according to 6-7 quality and surface roughness of up to 1.2 microns, it is necessary to apply:
- на всех линейных и угловых координатах датчики обратной связи, установленные вблизи направляющих перемещаемых узлов, дискретность датчиков по линейным координатам X, У, Z должна быть не ниже 0,001 мм, по угловой координате С - не ниже 0,02;- on all linear and angular coordinates, feedback sensors installed near the guides of the moving nodes, the discreteness of the sensors in the linear coordinates X, Y, Z should not be less than 0.001 mm, in the angular coordinate C - not less than 0.02;
- прецизионные подшипники в шпинделе, роликовые или шариковые направляющие;- precision bearings in the spindle, roller or ball guides;
- в приводах по координатам X, У шариковинтовые передачи, гидравлические передачи с автоматическим выбором зазоров или линейные двигатели;- in drives along the X, Y coordinates, ballscrews, hydraulic gears with automatic gap selection or linear motors;
- оригинальный способ позиционирования инструмента в координатной системе отсчета станка (раскрытый, например, в патенте RU, А1, №2165348), где используются телевизионные компьютерные микроскопы, изображение которых выводится на экран монитора, управляющего персонального компьютера или аналогичные решения;- an original way of positioning a tool in a coordinate reference system of a machine (disclosed, for example, in patent RU, A1, No. 2165348), where television computer microscopes are used, the image of which is displayed on a monitor screen, a personal computer, or similar solutions;
- инструмент (стержень, режущая часть) не должны ограничивать сечение стружки, снимаемой при строгании, если полностью используются возможности приводов станка.- the tool (rod, cutting part) should not limit the cross-section of the chips removed during planing, if the capabilities of the machine drives are fully used.
Желательно, чтобы резцовые оправки имели простую конструкцию с высокоточными базами, обеспечивающими постоянство положения режущих кромок относительно центра поворота шпинделя, а также допускали регулировку по длине вылета резца. Допускаемые отклонения положения режущего инструмента - 0,1 мм. Конструкция режущей части должна быть, преимущественно, сборной, быстросменной, использующая технические решения, проверенные на резцах для токарных работ.It is desirable that the tool mandrels have a simple design with high-precision bases, ensuring a constant position of the cutting edges relative to the center of rotation of the spindle, and also allow adjustment along the length of the protrusion of the cutter. Permissible deviations of the cutting tool position - 0.1 mm. The design of the cutting part should be mainly prefabricated, quick-change, using technical solutions tested on cutting tools for turning.
Одна из вершин резца должна располагаться на оси вращения (поворота) шпинделя. Такое расположение резца является обязательным для осуществления строгания. Любое смещения вершины резца с оси поворота приводит к возникновению значительного крутящего момента сопротивления на шпинделе, существенному усложнению управляющей программы при работе с поворотом резца и затрудняет формирование точно расположенных криволинейных поверхностей резания.One of the vertices of the cutter should be located on the axis of rotation (rotation) of the spindle. This arrangement of the cutter is mandatory for planing. Any displacement of the tip of the cutter from the axis of rotation leads to a significant resistance torque on the spindle, a significant complication of the control program when working with the rotation of the cutter and complicates the formation of precisely located curved cutting surfaces.
Техническая сущность заявленного способа обработки изделий строганием заключается в следующем.The technical essence of the claimed method of processing products by planing is as follows.
Перед началом обработки изделия продольную ось 1 резца 2 ориентируют под углом, близким или равным 90°, к обрабатываемой поверхности, которая расположена параллельно плоскости расположения координатных осей X и У, вдоль которых обеспечивается относительное перемещение (направление которого условно показано на фиг.1 стрелками S) резца 2 и обрабатываемого изделия. Вершину 3 резца 2 устанавливают в зону начала траектории 4 резания (т.е. траектории относительного перемещения инструмента и обрабатываемого изделия) и ориентируют переднюю поверхность 5 резца 2 под заданным исходным углом к траектории 4 резания (т.е. к поверхности резания) в начальной точке. В процессе обработки осуществляют по заданной программе (обеспечивающей необходимую криволинейную траекторию 4 резания) относительное перемещение обрабатываемого изделия и инструмента по меньшей мере по двум координатным осям X и У (преимущественно, ортогональным, см. фиг.1). Упомянутое относительное перемещение осуществляют с возможностью обеспечения результирующего перемещения резца 2 по заданной траектории 4 с криволинейными участками (например, с участками постоянного или переменного радиуса кривизны). При изменении направления проекции вектора V мгновенной скорости относительного перемещения инструмента на плоскость расположения координатных осей X и У (например, в процессе изменения радиуса кривизны на определенном участке траектории 4) изменяют пространственное положение передней поверхности 5 резца 2 по отношению к исходному (или предыдущему) положению этой поверхности 5. Изменение указанного пространственного положения осуществляют таким образом, чтобы при прохождении любой точки упомянутой траектории 4 (например, на участке с переменным радиусом кривизны) резания передняя поверхность 5 оставалась бы под тем же заданным исходным углом (что и перед началом обработки, например, перпендикулярной) к плоскости 6 (или к поверхности резания), которая пересекает плоскость расположения координатных осей X и У и ориентирована параллельно проекции вектора V мгновенной скорости относительного перемещения инструмента в этой точке на плоскость расположения упомянутых координатных осей X и У (на фиг.1 плоскость 6 условно показана в виде прямой линии, являющейся линией пересечения плоскости 6 (или поверхности резания) с плоскостью расположения координатных осей X и У). Для осуществления изменения упомянутого положения передней поверхности резца 2 осуществляют поворот по угловой координате С обрабатываемого изделия и/или инструмента вокруг соответствующей оси 8, ориентированной по нормали к плоскости расположения координатных осей Х, У и проходящей через одну из вершин инструмента. В случае ориентации передней поверхности 5 резца 2 под углом, близким или равным 90°, относительно плоскости, которая пересекает плоскость расположения координатных осей X, У и ориентирована параллельно проекции вектора V мгновенной относительной скорости инструмента в этой точке на плоскость расположения упомянутых координатных осей X, У, целесообразно ось 8 поворота инструмента 4 и/или обрабатываемого изделия совмещать с передней поверхностью резца 2. Обеспечение указанной пространственной ориентации передней поверхности 5 резца 2 в любой точке траектории 4 резания создает оптимальные неизменные условия резания по всей длине прохода (вследствие неизменности пространственной ориентации передней и задних поверхностей резца 2 по отношению к поверхности резания), что повышает стойкость инструмента (резца 2) и точность обработки изделия в целом.Before processing the product, the
Здесь необходимо отметить, что в случае осуществления процесса обработки с постоянной глубиной резания на всей траектории 4 относительного перемещения резца 2, упомянутая проекция вектора V мгновенной скорости инструмента в каждой конкретно взятой точке траектории перемещения строго параллельна вектору V мгновенной скорости в этой точке. При осуществлении процесса обработки с переменной глубиной резания (что также допустимо в рамках патентуемого способа обработки) указанное условие не выполняется. В связи с чем пространственная ориентация условной плоскости 6 осуществлена посредством ее привязки именно к проекции (на плоскость расположения координатных осей X и У) упомянутого вектора V мгновенной скорости резца 2 в каждой конкретно взятой точке криволинейной траектории 4 резания. В конце каждого рабочего хода инструмента осуществляют его разворот на 180° (с одновременным смещением соответствующей режущей кромки инструмента в зону снимаемого припуска на величину подачи), исключая, при этом, взаимодействие режущих кромок инструмента и его задней поверхности с материалом обрабатываемого изделия. После чего производят удаление снимаемого припуска в обратном направлении другой боковой режущей кромкой инструмента, исключая, тем самым, холостой ход. При этом процесс строгания оптимально осуществлять в пределах следующих значений величин технологических параметров обработки: V - до 40 м/мин, а - до 2g м/с2, Р=20÷50 кН, гдеIt should be noted here that in the case of a machining process with a constant cutting depth along the entire path 4 of the relative movement of the
V - скорость перемещения инструмента (скорость резания) во время каждого прохода;V is the tool speed (cutting speed) during each pass;
а - ускорение инструмента до момента достижения заданной скорости резания;a - acceleration of the tool until the specified cutting speed is reached;
Р - усилие на инструменте в направлении вектора скорости резания;P is the force on the tool in the direction of the cutting speed vector;
g - ускорение силы тяжести.g is the acceleration of gravity.
В том случае если поверхность резания одновременно является и обработанной поверхностью и формируется боковыми режущими кромками резца, процесс строгания осуществляют резцом с симметричным (относительно его продольной оси), расположением боковых режущих кромок.In the event that the cutting surface is simultaneously a machined surface and is formed by the side cutting edges of the cutter, the planing process is carried out by a cutter with a symmetrical (relative to its longitudinal axis) arrangement of the side cutting edges.
Совершенно очевидно, что упомянутое изменение пространственного положения передней поверхности 5 резца 2 и его разворот на 180° (по координате «С») в конце каждого прохода могут быть осуществлены широко известными из уровня техники средствами. Например, путем поворота обрабатываемого изделия и/или резца 2 вокруг соответствующих осей, ориентированных, преимущественно, по нормали к плоскости расположения координатных осей X и У, проходящих через одну из вершин резца 2 и лежащих, например, в плоскости его передней поверхности 5.It is obvious that the aforementioned change in the spatial position of the
С конструктивно-технологической точки зрения для осуществления обработки изделия (например, металлографских форм) в соответствии с патентуемым способом целесообразно использовать резец 2 с треугольным профилем режущей части 7, передняя поверхность 5 которого ориентирована параллельно продольной оси 1 резца 2. При этом упомянутое изменение пространственного положения передней поверхности 5 резца 2 наиболее выгодно осуществлять путем поворота резца 2 вокруг оси 8, проходящей через его вершину 3 и ориентированной по нормали к плоскости расположения упомянутых координатных осей X и У.From a structural and technological point of view, it is advisable to use a
Таким образом, технико-экономический анализ использования заявленного метода строгания показал, что при обработке общемашиностроительных деталей обеспечивается сокращение времени обработки, снижение затрат на операцию по сравнению, например, с фрезерованием.Thus, the technical and economic analysis of the use of the declared planing method showed that when machining general machine-building parts, a reduction in processing time and a reduction in the cost of an operation are achieved in comparison with, for example, milling.
Метод многопроходного строгания может быть реализован на универсальных станках (которые, помимо строгания, способны осуществлять и такие методы обработки, как фрезерование, сверление, долбление), в которых предусмотрено взаимное перемещение инструмента и заготовки со скоростью V в пределах до 40 м/мин по осям X, У, усилие «Р» в пределах 20...50 кН, ускорение «а», в пределах до 2g и существуют два режима работы (т.е. поворота по координате С) шпинделя, одно из которых выполняется в следящем режиме посредством системы ЧПУ, а другое свободное.The multi-pass planing method can be implemented on universal machines (which, in addition to planing, are also able to carry out such processing methods as milling, drilling, chiselling), which provide for mutual movement of the tool and the workpiece with a speed V of up to 40 m / min along the axes X, Y, force "P" within 20 ... 50 kN, acceleration "a", up to 2g and there are two modes of operation (ie rotation along coordinate C) of the spindle, one of which is performed in the tracking mode through the CNC system, and the other is free.
В заявленном техническом решении предлагается использовать современные технические решения для создания станка с ЧПУ, позволяющего обеспечить процесс строгания с рабочими скоростями резания (V) до 40 м/мин и более. Гамма станков с ЧПУ, работающих заявленным методом строгания, позволит обработать машиностроительные (и иные) детали любой формы, в том числе: штампы, пресс-формы (в т.ч., крупные), корпусные детали с высокой точностью и производительностью. Использование метода обеспечивает, например, по сравнению с фрезерованием, повышение производительности от 6 до 25 раз и существенное сокращение материальных затрат на изготовление режущего инструмента.The claimed technical solution proposes to use modern technical solutions to create a CNC machine, which allows for a planing process with cutting speeds (V) of up to 40 m / min or more. The range of CNC machines working with the declared method of planing will allow machining (and other) parts of any shape, including dies, molds (including large ones), body parts with high accuracy and performance. Using the method provides, for example, in comparison with milling, an increase in productivity from 6 to 25 times and a significant reduction in material costs for the manufacture of cutting tools.
Заявленный способ обработки изделий строганием может быть, преимущественно, использован при механической обработке на строгальных станках с ЧПУ изделий со сложным профилем обрабатываемой поверхности (в том числе, металлографских форм, рельеф рабочей поверхности которых образован упорядоченным множеством профильных канавок различных размеров и геометрических форм), а также иных изделий с повышенными требованиями к точности обработки, в функциональных слоях которых необходимо обеспечить получение рельефа заданной глубины с субмикронным разрешением его структур.The claimed method of processing products by planing can be mainly used for machining on CNC planing machines products with a complex profile of the machined surface (including metallographic forms, the relief of the working surface of which is formed by an ordered set of profile grooves of various sizes and geometric shapes), and also other products with increased requirements for precision machining, in the functional layers of which it is necessary to provide relief of a given depth with a submicro nym resolution structures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004132077/02A RU2282524C2 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Articles planing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004132077/02A RU2282524C2 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Articles planing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004132077A RU2004132077A (en) | 2006-04-27 |
| RU2282524C2 true RU2282524C2 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=36655277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004132077/02A RU2282524C2 (en) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Articles planing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282524C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446916C1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | Method of shaping by machining of article with complex profile using multifunctional software and hardware centre |
| RU2456124C2 (en) * | 2009-04-14 | 2012-07-20 | Марк Борисович Гатовский | Method of planing |
| RU2470746C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Method of making discrete shaped structure of functional layer of printing pattern at computer-aided etching hardware-software complex |
-
2004
- 2004-11-04 RU RU2004132077/02A patent/RU2282524C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456124C2 (en) * | 2009-04-14 | 2012-07-20 | Марк Борисович Гатовский | Method of planing |
| RU2446916C1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | Method of shaping by machining of article with complex profile using multifunctional software and hardware centre |
| RU2470746C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Method of making discrete shaped structure of functional layer of printing pattern at computer-aided etching hardware-software complex |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004132077A (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhu et al. | Research on rotary surface topography by orthogonal turn-milling | |
| US9696707B2 (en) | Method of controlling tool orientation and step-over distance in face milling of curvilinear surfaces | |
| KR20010021012A (en) | Method and tool for cutting inside corner | |
| Dimov et al. | Micromilling strategies: optimization issues | |
| JP5818987B2 (en) | Grooving method, machine tool control device, and tool path generation device | |
| RU2153958C1 (en) | Method for planing products | |
| KR101200171B1 (en) | Post Processing Method for Rough Machining of Drum Cam with Rotational Followers using 5-Axis CNC Machine | |
| RU2282524C2 (en) | Articles planing method | |
| JP4313686B2 (en) | Manufacturing method of mold for annular optical element | |
| KR101602941B1 (en) | Machining method of Roller Gear Cam using 5-Axis CNC Machine | |
| Rauch et al. | Rough pocket milling with trochoidal and plunging strategies | |
| KR20200124658A (en) | Turning methods and turning tools for CNC lathes | |
| WO2018078454A1 (en) | A method for continuous machining of a surface and a tool for continuous machining of a surface | |
| JP2007203457A (en) | Nc processing method and processing machine | |
| RU2422248C2 (en) | Method of hard-to-make turning | |
| Suzuki | Ultraprecision sculpturing of hardened steel by applying elliptical vibration cutting | |
| JPH08292808A (en) | Method and device for cutting by ball end mill | |
| Krcheva et al. | Dependance on the required power of the electric motor on the CNC Spinner EL-510 lathe according to the depth of cut for turning and facing with CNMG 120408-PM 4325 tool insert | |
| Hon et al. | The impact of high speed machining on computing and automation | |
| RU2456124C2 (en) | Method of planing | |
| JP5736667B2 (en) | NC program creation device | |
| Japitana et al. | 6-Axis control cutting of overhanging curved grooves by means of non-rotational tool with application of ultrasonic vibrations | |
| JP2001179519A (en) | Cutting work method and nc data originating device for carrying out the method | |
| KR100227183B1 (en) | Multiple piston processing machine | |
| Japitana et al. | Manufacture of overhanging sharp corner by means of 6-axis control machining with the application of ultrasonic vibrations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171105 |