RU2405666C1

RU2405666C1 - Method of machining spherical surfaces

Info

Publication number: RU2405666C1
Application number: RU2009115406/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Платонов (RU); Виктор Васильевич Платонов; Анатолий Григорьевич Эпов (RU); Анатолий Григорьевич Эпов; Людмила Васильевна Латыш (RU); Людмила Васильевна Латыш; Михаил Анатольевич Волков (RU); Михаил Анатольевич Волков; Флорида Павловна Быченкова (RU); Флорида Павловна Быченкова
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-12-10
Also published as: RU2009115406A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to abrasive machining of spherical parts. Machined part and cutting tool are revolved. Prior to machining, part is clamped in preset position relative to sphere centre. Machining is performed by circular cutting tool with its outer diametre equal to the length of chord subtending half the sector of machined spherical surface. Revolving circular cutting tool moves linearly along normal to machined spherical surface in horizontal plane of sphere symmetry and along direction of vector crossing the sphere centre. Linear travel of cutting tool is maintained till contact of its outer circumscribed diametre with central axis of symmetry of the sphere.

EFFECT: higher precision of machining and possibility to produce hollow parts with equidistant outer and inner spherical surfaces.

2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии механической обработки резанием и может использоваться в области абразивной обработки сферических поверхностей деталей из керамики, стекла и других материалов.The invention relates to the technology of machining and can be used in the field of abrasive processing of spherical surfaces of parts made of ceramics, glass and other materials.

Известны способы механической обработки сферических поверхностей, в частности методом абразивного шлифования. Так, в техническом решении по АС № 218697 МПК B24B описан способ, при котором сфера обрабатывается за счет вращения детали, суммарного хода поперечного движения стола и продольного движения по направлению радиуса сферы ряда толкателей, на торцах которых предусмотрены абразивные режущие инструменты. При этом каждый толкатель управляется индивидуальным гидравлическим устройством с непрерывной регулировкой и контролем давления.Known methods for machining spherical surfaces, in particular by abrasive grinding. So, in the technical solution according to AS No. 218697 IPC B24B, a method is described in which the sphere is processed by rotating the part, the total course of the transverse movement of the table and the longitudinal movement in the direction of the radius of the sphere of a number of pushers, at the ends of which abrasive cutting tools are provided. Moreover, each pusher is controlled by an individual hydraulic device with continuous adjustment and pressure control.

Шлифование по рассматриваемому способу не может обеспечить высокую точность выполнения размеров и геометрии сферы в виду того, что указанное в большей степени определяется точностью регулирования давления в управляющей системе. Необходимая точность регулировки давления в случае обработки деталей, где допустимые отклонения размеров находятся в пределах сотых долей миллиметра, является технически неразрешимой задачей.Grinding according to the method in question cannot provide high accuracy of the dimensions and geometry of the sphere in view of the fact that the indicated is largely determined by the accuracy of pressure control in the control system. The necessary accuracy of pressure adjustment in the case of machining parts, where the dimensional tolerances are within hundredths of a millimeter, is a technically insoluble task.

Наиболее близким к заявляемому решению является техническое решение по АС № 906673 В24В 11/10 «Станок для обработки сферических поверхностей». В данном решении описан способ обработки сферических поверхностей путем независимого вращения обрабатываемой детали и режущего инструмента, при этом профиль режущего инструмента соответствует профилю обрабатываемой сферической поверхности, а его перемещение относительно детали осуществляется по дуге окружности.Closest to the claimed solution is a technical solution according to AS No. 906673 V24V 11/10 "Machine for processing spherical surfaces". This solution describes a method for processing spherical surfaces by independent rotation of the workpiece and the cutting tool, while the profile of the cutting tool corresponds to the profile of the machined spherical surface, and its movement relative to the part is carried out along an arc of a circle.

Такой способ механической обработки требует сложной механической системы управления движением режущего инструмента, включающий в рассматриваемом техническом решении комплекс кривошипно-шатунного, кулисного и зубчато-реечного механизмов. Исполнение указанных механизмов неизбежно связано с наличием зазоров в движущих соединениях. Ввиду многочисленности этих соединений общая погрешность в траектории перемещения режущего инструмента оказывается значительной, а точность выполнения размеров изготавливаемой детали значительно снижается.This method of machining requires a complex mechanical control system for the movement of the cutting tool, including in the considered technical solution a complex of crank, connecting rod, rocker and gear-rack mechanisms. The execution of these mechanisms is inevitably associated with the presence of gaps in the moving joints. Due to the large number of these joints, the overall error in the path of movement of the cutting tool is significant, and the accuracy of the dimensions of the manufactured part is significantly reduced.

Кроме того, указанным способом можно обрабатывать только наружные сферические поверхности. Произвести обработку внутренней сферической поверхности детали и, тем более, с эквидистантным ее расположением относительно наружной сферы по указанному способу технически невозможно.In addition, in this manner, only external spherical surfaces can be machined. It is technically impossible to process the inner spherical surface of the part and, especially, with its equidistant arrangement relative to the outer sphere according to the indicated method.

Цель изобретения - повышение точности механической обработки сферических поверхностей и возможность механической обработки с высокой точностью деталей, имеющих эквидистантно расположенные внутренние сферические поверхности.The purpose of the invention is to increase the accuracy of machining of spherical surfaces and the possibility of machining with high precision parts having equidistant inner spherical surfaces.

Это достигается тем, что предложен способ механической обработки сферических поверхностей путем независимого вращения обрабатываемой детали и режущего инструмента, отличающийся тем, что перед механической обработкой обрабатываемую деталь закрепляют в заданное положение относительно центра сферы, а обработку проводят кольцевым режущим инструментом, наружный описываемый диаметр которого принимают равным длине хорды, стягивающей половину сектора обрабатываемой сферической поверхности, а вращающемуся кольцевому режущему инструменту придают линейное перемещение по нормали к обрабатываемой сферической поверхности в горизонтальной плоскости симметрии сферы и совпадающего с направлением вектора, проходящего через центр сферы, при этом линейное перемещение кольцевого режущего инструмента осуществляют до момента соприкосновения его наружного описываемого диаметра и центральной оси симметрии сферы.This is achieved by the fact that the proposed method of machining spherical surfaces by independently rotating the workpiece and the cutting tool, characterized in that before machining the workpiece is fixed in a predetermined position relative to the center of the sphere, and the processing is carried out by a ring cutting tool, the outer described diameter of which is taken equal to the length of the chord, which pulls together half the sector of the machined spherical surface, and a rotating annular cutting tool y impart a linear displacement along the normal to the machined spherical surface in the horizontal plane of symmetry of the sphere and coinciding with the direction of the vector passing through the center of the sphere, while the linear movement of the annular cutting tool is carried out until the contact of the outer diameter described and the central axis of symmetry of the sphere.

Авторами установлено, что заявляемый механический способ обработки сферических поверхностей значительно повышает точность ввиду значительного упрощения механической системы управления режущим инструментом, которая задает только линейное перемещение в заданном направлении. При этом обеспечивается одновременно надежное силовое замыкание кольцевого режущего инструмента на поверхности детали, равномерный съем припуска со сферической поверхности и обеспечивается возможность обработки наружной и внутренней сферических поверхностей с эквидистантным их расположением.The authors found that the claimed mechanical method for processing spherical surfaces significantly increases accuracy due to the significant simplification of the mechanical control system of the cutting tool, which defines only linear movement in a given direction. At the same time, a reliable power closure of the annular cutting tool on the surface of the part, uniform removal of the allowance from the spherical surface is ensured, and the possibility of processing the outer and inner spherical surfaces with their equidistant arrangement is provided.

На фиг.1 и фиг.2 представлены в плане схемы шлифования сферических поверхностей. На фиг.1 представлен вариант механической обработки наружных сферических поверхностей, на фиг.2 - вариант механической обработки внутренних сферических поверхностей.Figure 1 and figure 2 are presented in plan terms grinding grinding of spherical surfaces. Figure 1 presents a variant of machining the outer spherical surfaces, figure 2 is a variant of the machining of the inner spherical surfaces.

На фиг.1 обрабатываемую деталь 1 устанавливают на оправке 2 и закрепляют в патрон станка 3 в заданное положение "в" относительно центра сферы. Посредством двухкоординатного линейного перемещения суппорта 4 и углового поворота шпинделя 5 с закрепленным на нем кольцевым режущим инструментом 6 устанавливают его под углом α, то есть в направлении, совпадающем с направлением вектора OR, проходящего через центр сферы и лежащего в ее горизонтальной плоскости симметрии XOY. При этом режущие вставки на кольцевом режущем инструменте должны быть установлены таким образом, чтобы их описываемый диаметр был равным длине хорды "а", стягивающей половину обрабатываемого сектора сферической поверхности. Затем шпиндель приводят во вращение и винтовым подающим механизмом 7 осуществляют его линейное перемещение под углом α к обрабатываемой сферической поверхности детали на врезание до тех пор, пока описываемый диаметр режущих вставок не коснется центральной оси симметрии сферы OY.In Fig. 1, the workpiece 1 is mounted on the mandrel 2 and fixed in the machine tool holder 3 to a predetermined position "c" relative to the center of the sphere. By means of the two-coordinate linear movement of the caliper 4 and the angular rotation of the spindle 5 with the annular cutting tool 6 fixed on it, set it at an angle α, that is, in the direction coinciding with the direction of the vector OR passing through the center of the sphere and lying in its horizontal plane of symmetry XOY. In this case, the cutting inserts on the annular cutting tool should be installed so that their described diameter is equal to the length of the chord "a", which pulls together half of the processed sector of the spherical surface. Then the spindle is rotated and the screw feed mechanism 7 carries out its linear movement at an angle α to the machined spherical surface of the workpiece for cutting until the described diameter of the cutting inserts touches the central axis of symmetry of the sphere OY.

На фиг.2 представлена схема обработки внутренней сферической поверхности. Процесс обработки аналогичен описанному выше. Но при этом обязательным условием является установка оправки 2 с закрепленной деталью в патроне станка на одинаковом расстоянии центра сферы от базовой поверхности "в", также как и при обработке наружной сферической поверхности. Только в этом случае реализуется возможность получения деталей с точным эквидистантным расположением наружной и внутренней поверхностей и, как следствие, получение равномерной толщины стенки изделия.Figure 2 presents a diagram of the processing of the inner spherical surface. The processing process is similar to that described above. But at the same time, the prerequisite is the installation of the mandrel 2 with the fixed part in the machine chuck at the same distance of the center of the sphere from the base surface "c", as well as when processing the outer spherical surface. Only in this case is it possible to obtain parts with an exact equidistant arrangement of the outer and inner surfaces and, as a result, to obtain a uniform wall thickness of the product.

Заявляемый способ обработки сферических поверхностей обеспечивает высокую точность изготовления сферических поверхностей. Наибольший технический эффект применения заявляемого способа обработки обеспечивается при изготовлении керамических полых носовых деталей летательных аппаратов, где предъявляются по техническим условиям одновременно высокие требования к точности изготовления размеров наружной и внутренней сферы, а также их точное эквидистантное расположение относительно друг друга.The inventive method of processing spherical surfaces provides high precision manufacturing of spherical surfaces. The greatest technical effect of the application of the proposed processing method is provided in the manufacture of ceramic hollow nose parts of aircraft, where technical requirements are imposed simultaneously on high accuracy requirements for manufacturing dimensions of the outer and inner spheres, as well as their exact equidistant arrangement relative to each other.

Заявляемый способ обработки сферических поверхностей в полной мере удовлетворяет требованию промышленной применимости.The inventive method of processing spherical surfaces fully meets the requirement of industrial applicability.

Claims

A method of machining spherical surfaces by independently rotating the workpiece and the cutting tool, characterized in that before machining the workpiece is fixed to a predetermined position relative to the center of the sphere, and the processing is carried out with a ring cutting tool, the outer diameter described is equal to the length of the chord, which pulls together half the sector of the workpiece spherical surface, and a rotating annular cutting tool give a linear movement along the normal to about the workable spherical surface in the horizontal plane of symmetry of the sphere, coinciding with the direction of the vector passing through the center of the sphere, while the linear movement of the annular cutting tool is carried out until the contact of its outer diameter and the central axis of symmetry of the sphere.