RU2412785C1 - Method of turning shaped surfaces - Google Patents

Method of turning shaped surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2412785C1
RU2412785C1 RU2009149424/02A RU2009149424A RU2412785C1 RU 2412785 C1 RU2412785 C1 RU 2412785C1 RU 2009149424/02 A RU2009149424/02 A RU 2009149424/02A RU 2009149424 A RU2009149424 A RU 2009149424A RU 2412785 C1 RU2412785 C1 RU 2412785C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutter
axis
tool holder
turning
rotation
Prior art date
Application number
RU2009149424/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Викторович Шадский (RU)
Геннадий Викторович Шадский
Владимир Сергеевич Сальников (RU)
Владимир Сергеевич Сальников
Василий Васильевич Панин (RU)
Василий Васильевич Панин
Дмитрий Дмитриевич Шаталов (RU)
Дмитрий Дмитриевич Шаталов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ)
Priority to RU2009149424/02A priority Critical patent/RU2412785C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2412785C1 publication Critical patent/RU2412785C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed method comprises turning the cutting tool about its axis. Said axis is displaced along trajectory formed by equal-length perpendiculars dropped from turning center to tangential line to turned surface at cutting tool apex point.
EFFECT: reduced roughness, uniform roughness over entire surface.
2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при обработке фасонных поверхностей заготовок на токарных станках с высокими требованиями к качеству поверхности.The invention relates to the processing of materials by cutting and can be used in the processing of shaped surfaces of workpieces on lathes with high requirements for surface quality.

В известном способе токарной обработки наружных сферических поверхностей по авторскому свидетельству 1094671, В23В 5/40, опубликованному в 1983 г, БИ №20, обработку ведут с поворотом резца вокруг заданной оси. Устройство содержит поперечный суппорт и поворотный механизм с резцедержкой и механизмом его перемещения, установленный на поперечном суппорте, причем механизм поворота выполнен в виде круговых направляющих, в которых с возможностью поворота установлен резцедержатель, свободный конец которого снабжен пальцем, взаимодействующим с механизмом его перемещения, установленным на продольном суппорте и выполненным в виде двух упругосоединенных частей. Такая конструкция устройства расширяет технологические возможности способа, так как ось поворота резца перпендикулярна плоскости траектории движения резца и проходит через центр обрабатываемой сферы. Однако при обработке сложнопрофильных поверхностей, отличных от сферических, точность обработки резко снижается. Кроме того, из-за изменения кинематического главного угла в плане φ в процессе обработки изменяется шероховатость обрабатываемой поверхности. Также использование устройства снижает полезный объем рабочего поля компоновки станка.In the known method of turning external spherical surfaces according to the copyright certificate 1094671, B23B 5/40, published in 1983, BI No. 20, the processing is carried out with the rotation of the cutter around a given axis. The device comprises a transverse caliper and a rotary mechanism with a tool holder and a mechanism for moving it, mounted on a transverse caliper, the rotation mechanism being made in the form of circular guides in which the tool holder is mounted rotatably, the free end of which is provided with a finger interacting with its movement mechanism mounted on longitudinal support and made in the form of two elastically connected parts. This design of the device expands the technological capabilities of the method, since the axis of rotation of the cutter is perpendicular to the plane of the path of movement of the cutter and passes through the center of the processed sphere. However, when machining complex-profile surfaces other than spherical, the machining accuracy decreases sharply. In addition, due to a change in the kinematic principal angle in terms of φ, the roughness of the machined surface changes during processing. Also, the use of the device reduces the useful volume of the working field of the layout of the machine.

В известном способе обработки фасонных поверхностей точением по патенту РФ №2266175 В23В 1/00, опубликованному в 2005 г., БИ №35, принятом авторами за прототип, как наиболее близкий по своей технической сущности и достигаемому эффекту, способ включает стабилизацию температуры в зоне резания, причем стабилизацию температуры осуществляют путем изменения кинематического главного угла φ в плане путем поворота резца вокруг оси, проходящей через центр радиусного участка при его вершине. Кроме того, резец поворачивают вместе с верхним суппортом станка.In the known method of machining shaped surfaces by turning according to RF patent No. 2266175 B23B 1/00, published in 2005, BI No. 35, adopted by the authors as a prototype, as the closest in its technical essence and the achieved effect, the method includes stabilization of temperature in the cutting zone moreover, temperature stabilization is carried out by changing the kinematic principal angle φ in plan by turning the cutter around an axis passing through the center of the radius section at its apex. In addition, the cutter is rotated together with the upper support of the machine.

Известный способ по сравнению с типовыми технологическими процессами позволяет значительно повысить производительность процесса за счет изменения кинематического главного угла в плане φ и стабилизации температуры в зоне обработки.The known method, compared with typical technological processes, can significantly increase the productivity of the process by changing the kinematic principal angle in terms of φ and stabilizing the temperature in the processing zone.

Существенным недостатком способа является большая тепловая инерционность объекта, что ограничивает быстродействие системы управления и снижает качество обработки поверхности. Кроме того, при изменении кинематического главного угла в плане φ в процессе управления качество обработанной поверхности ухудшается.A significant disadvantage of this method is the large thermal inertia of the object, which limits the speed of the control system and reduces the quality of surface treatment. In addition, when the kinematic principal angle in terms of φ changes during the control process, the quality of the treated surface deteriorates.

Задачей изобретения является снижение шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки и создание одинаковой ее величины по всей поверхности.The objective of the invention is to reduce the roughness of the processed surface of the workpiece and the creation of its equal value over the entire surface.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе обработки фасонных поверхностей точением с поворотом резца вокруг оси ось поворота резца перемещают по траектории, образуемой перпендикулярами равной длины, опущенными из центра поворота на касательную к обрабатываемой поверхности в точке нахождения вершины резца.The problem is solved in that in the known method of machining shaped surfaces by turning with the rotation of the cutter around the axis, the axis of rotation of the cutter is moved along a path formed by perpendiculars of equal length, omitted from the center of rotation on a tangent to the surface being machined at the point where the tip of the cutter is located.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема обработки фасонных поверхностей на заготовке; на фиг.2 - кинематика движения резцедержки с резцом.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of the processing of shaped surfaces on the workpiece; figure 2 - kinematics of the movement of the tool holder with a cutter.

Способ обработки осуществляется следующим образом: в исходном положении на станине установки 1 слева расположена передняя бабка 2 со шпинделем, в патроне 3 которого закреплена заготовка 7. По направляющим станины 1 перемещается продольный суппорт 4, по направляющим которого перемещается поперечный суппорт 5. Резцедержка 6 с закрепленным резцом 8 установлена на оси С, расположенной на поперечном суппорте 5, и поворачивается вокруг этой оси. Движение продольному суппорту 4 и поперечному суппорту 5 передается двигателями 9, 10 соответственно. Поворотное движение резцедержке 6 передается двигателем 11. Двигатели 9, 10, 11 управляются системой программного управления 12.The processing method is as follows: in the initial position, on the machine bed 1, there is a front headstock 2 with a spindle, in the cartridge 3 of which the workpiece 7 is fixed. A longitudinal support 4 is moved along the guides of the frame 1, along the guides of which the transverse support 5 is moved. Tool holder 6 with fixed the cutter 8 is installed on the axis C located on the transverse support 5, and rotates around this axis. The movement of the longitudinal support 4 and the transverse support 5 is transmitted by the engines 9, 10, respectively. The rotary movement of the tool holder 6 is transmitted by the engine 11. The engines 9, 10, 11 are controlled by a program control system 12.

Система координат детали 7 обозначается X0Z, система координат центра поворота резцедержки 6 - Xp0pZp. Вершина резца 8 находится в точке М и имеет координаты Zкц и Хкц в системе координат центра поворота резцедержки 6. Центр поворота резцедержки 6 находится в точке С (0p). Кривая ММ' - требуемый профиль обрабатываемой поверхности заготовки 7. Кривая СС' - траектория движения центра поворота резцедержки 6.The coordinate system of part 7 is denoted by X 0 Z , the coordinate system of the center of rotation of the tool holder 6 is X p 0 p Z p . The top of the cutter 8 is located at point M and has the coordinates Z kts and X kts in the coordinate system of the center of rotation of the tool holder 6. The center of rotation of the tool holder 6 is at point C (0 p ). Curve MM 'is the desired profile of the workpiece surface 7. The curve CC' is the trajectory of the center of rotation of the tool holder 6.

В процессе обработки резцедержку 6 поворачивают вокруг центра С пропорционально углу наклона касательной профиля детали к продольной оси 0Z в заданной точке обработки. Синхронно с этим осуществляют ее линейные перемещения вдоль координатных осей таким образом, чтобы вершина резца 8 оставалась всегда на контуре обрабатываемой заготовки 7 и двигалась с заданной постоянной контурной скоростью.During processing, the tool holder 6 is rotated around the center C in proportion to the angle of inclination of the tangent profile of the part to the longitudinal axis 0 Z at a given processing point. Synchronously, it is linearly moved along the coordinate axes so that the tip of the cutter 8 always remains on the contour of the workpiece 7 and moves with a given constant contour speed.

Для обработки заготовки 7, установленной в патроне 3 шпинделя передней бабки 2 на станине 1, в систему управления 12 вводятся: значения контурной скорости обработки, геометрические параметры профиля детали - кривая ММ', положение вершины резца 8 в системе координат резцедержки 6 - Zкц и Хкц. Основываясь на этих данных, система управления рассчитывает траекторию движения резцедержки 6 - кривая СС', скорость движения резцедержки 6 по линейным координатам, углы поворота и угловую скорость резцедержки 6. В процессе обработки заготовки система управления 12 подает сигналы двигателям 9, 10, 11, которые передают движение продольному суппорту 4, поперечному суппорту 5 и резцедержке 6 соответственно. В результате сложного движения резцедержки 6 по траектории СС' вершина резца 8 будет двигаться по траектории ММ'.To process the workpiece 7 installed in the chuck 3 of the spindle of the headstock 2 on the bed 1, the control system 12 enters: the values of the contour processing speed, the geometric parameters of the workpiece profile - curve MM ', the position of the tip of the cutter 8 in the coordinate system of the tool holder 6 - Z kts and X kts . Based on these data, the control system calculates the trajectory of the tool holder 6 — curve CC ', the speed of the tool holder 6 in linear coordinates, the rotation angles and the angular speed of the tool holder 6. During processing of the workpiece, the control system 12 gives signals to the engines 9, 10, 11, which transmit the movement to the longitudinal support 4, the transverse support 5 and the tool holder 6, respectively. As a result of the complex movement of the tool holder 6 along the path CC ', the tip of the cutter 8 will move along the path MM'.

Как правило, на участках с разным углом наклона профиля припуск неодинаковый. При использовании способа прототипа это приводит к изменению температуры в зоне обработки. На изменение температуры система реагирует изменением кинематического главного угла в плане. Изменение угла в свою очередь приводит к изменению шероховатости поверхности вдоль обрабатываемого контура. В предлагаемом способе величина главного угла в плане не зависит от температуры в зоне резания и припуска, а следовательно, остается постоянной, что приводит к постоянной шероховатости на всем контуре обрабатываемой поверхности.As a rule, in areas with different angle of inclination of the profile, the allowance is not the same. When using the prototype method, this leads to a change in temperature in the processing zone. The system reacts to a change in temperature by changing the kinematic principal angle in the plan. Changing the angle in turn leads to a change in surface roughness along the machined contour. In the proposed method, the magnitude of the main angle in the plan does not depend on the temperature in the cutting and stock zone, and therefore remains constant, which leads to a constant roughness on the entire contour of the surface being machined.

Пример выполнения способаAn example of the method

Обрабатывалась партия заготовок из 10 штук. Заготовки имели цилиндрическую и коническую поверхности. Цилиндрическая поверхность длиной 50 мм и диаметром 88,2 мм была сопряжена с конической поверхностью длиной 40 мм, углом наклона образующей конуса к оси детали - 145°. Обработка заготовок осуществлялась на токарном станке с ЧПУ.A batch of blanks of 10 pieces was processed. The blanks had a cylindrical and conical surface. A cylindrical surface with a length of 50 mm and a diameter of 88.2 mm was mated with a conical surface with a length of 40 mm, the angle of inclination of the generatrix of the cone to the axis of the part was 145 °. Processing of blanks was carried out on a CNC lathe.

Материал заготовок - сталь 30Г.The workpiece material is 30G steel.

Инструмент: резец со сменной пластиной. Пластина имеет трехгранную форму, с углом при вершине 60°. Материал пластины - сплав Т30К4.Tool: cutter with replaceable plate. The plate has a trihedral shape, with an apex angle of 60 °. Plate material - T30K4 alloy.

Геометрические параметры резца:Geometrical parameters of the cutter:

- главный угол в плане - 75°;- the main angle in the plan is 75 °;

- вспомогательный угол в плане - 45°;- auxiliary angle in the plan - 45 °;

- задний угол - 8°;- back angle - 8 °;

- передний угол - 15°;- rake angle - 15 °;

- форма передней поверхности - плоская с фаской;- the shape of the front surface is flat with a bevel;

- ширина фаски вдоль главного режущего лезвия - 0,3 мм;- bevel width along the main cutting blade - 0.3 mm;

- радиус скругления режущей части кромки - 0,03 мм;- the radius of the rounding of the cutting edge is 0.03 mm;

- радиус вершины резца - 1 мм.- the radius of the tip of the cutter is 1 mm.

Режимы резания:Cutting modes:

- скорость резания - 200 м/мин;- cutting speed - 200 m / min;

- подача - 0,11 мм/об.- feed - 0.11 mm / rev.

Величина снимаемого припуска - 0,4 мм.The size of the removed allowance is 0.4 mm.

Полученные детали имели шероховатость на цилиндрической поверхности в среднем Ra=1,6 мкм. На конической поверхности шероховатость изменялась в среднем от Ra=1,6 мкм до Ra=1,8 мкм.The obtained parts had a roughness on the cylindrical surface on average Ra = 1.6 μm. On the conical surface, the roughness varied on average from Ra = 1.6 μm to Ra = 1.8 μm.

Таким образом, шероховатость в заявляемом способе более стабильна и меньше, чем в прототипе.Thus, the roughness in the present method is more stable and less than in the prototype.

Claims (1)

Способ обработки фасонных поверхностей точением, включающий поворот резца вокруг оси, отличающийся тем, что ось поворота резца перемещают по траектории, образуемой перпендикулярами равной длины, опущенными из центра поворота на касательную к обрабатываемой поверхности в точке нахождения вершины резца. A method of machining shaped surfaces by turning, including turning the cutter about an axis, characterized in that the axis of rotation of the cutter is moved along a path formed by perpendiculars of equal length, omitted from the center of rotation on a tangent to the surface being machined at the point where the tip of the cutter is located.
RU2009149424/02A 2009-12-29 2009-12-29 Method of turning shaped surfaces RU2412785C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149424/02A RU2412785C1 (en) 2009-12-29 2009-12-29 Method of turning shaped surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009149424/02A RU2412785C1 (en) 2009-12-29 2009-12-29 Method of turning shaped surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2412785C1 true RU2412785C1 (en) 2011-02-27

Family

ID=46310535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009149424/02A RU2412785C1 (en) 2009-12-29 2009-12-29 Method of turning shaped surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2412785C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522871C1 (en) * 2013-01-25 2014-07-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of profiled surface turning

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522871C1 (en) * 2013-01-25 2014-07-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of profiled surface turning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1773528B1 (en) Raster cutting technology for ophthalmic lenses
US5417130A (en) Process and device for machining and workpieces to shape
JP2018122378A (en) Processing device
JP2009184066A (en) Method of machining concave fresnel lens shape member, and concave fresnel lens shape member
JP6264702B2 (en) Processing equipment
RU2412785C1 (en) Method of turning shaped surfaces
JP2006289566A (en) Grinding processing method and grinding processing device of forming die of micro lens array
JP2007307680A (en) Cutting method, optical element and die
US4950112A (en) Machine for the precision working of the tooth flanks of toothed workpieces
US9061354B2 (en) Method for machining by lathing, and lathe
JP4712586B2 (en) NC machine tool
JP5425570B2 (en) Processing method and apparatus for trunnion of tripod type constant velocity joint
JP2011011295A (en) Fine recessed part working method and fine recessed part working machine
JPS63127867A (en) Helical groove machining method by use of machining center
RU2456124C2 (en) Method of planing
EP4029638A1 (en) Dimple machining method
JP2008110458A (en) Manufacturing method of end mill having circular arc blade
JP6565380B2 (en) Cutting device, cutting method and annular tool
JP2021013989A (en) Grinding processing method using grindstone
CN108594756A (en) The three-shaft linkage processing method of metallic mirror
JP2000198001A (en) Cutting tool and cutting work method
JP3839326B2 (en) Axisymmetric aspheric grinding method
SU1131602A1 (en) Device for machining curvilinear surfaces
KR102328378B1 (en) Machine tool
JP2005125442A (en) Diamond working method and device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111230