RU2631576C1

RU2631576C1 - Method for processing eccentric shafts

Info

Publication number: RU2631576C1
Application number: RU2016146492A
Authority: RU
Inventors: Вадим Васильевич Куц; Александр Николаевич Шитиков
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2017-09-25

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: method includes processing with a disk cutter made with an ellipsoidal profile in a section perpendicular to the axis of cutter rotation, in which the difference between the major and minor semiaxes is equal to the double eccentricity of the processed shaft, which axis is parallel to the axis of the disk cutter. Processing is conducted by counter cutting. The processed shaft is rotated about its own axis with the planetary motion of the processed neck along the circumference, the diameter of which is chosen equal to the two eccentricities of the processed shaft. The rotation frequency of the processed shaft is set equal to the rotation frequency of the disk cutter.

EFFECT: cutting process is simplified, the wear resistance of the processed surface is increased.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно позволяет осуществлять обработку эксцентриковых валов, которые используются при создании механизмов, преобразующих механическую энергию в энергию возвратно-поступательного движения, и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности.The invention relates to mechanical engineering, namely, it allows the processing of eccentric shafts, which are used to create mechanisms that convert mechanical energy into energy of reciprocating motion, and can be used in the metal industry.

Известен способ обработки эксцентриковых валов, суть которого сводится к тому, что эксцентриковые шейки получают на токарной операции. Операции точения предшествует сверление центровых отверстий. При эксцентриситете более 8-10 мм в валах с эксцентриками сверлят смещённые центровые отверстия по разметке или кондуктору. При большом эксцентриситете применяют центросмесители (бугели). Таким способом получают как опорные, так и мотылевые шейки вала [Справочник технолога-машиностроителя. Т.1: под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1986. - С. 232-233].A known method of processing eccentric shafts, the essence of which boils down to the fact that the eccentric journals are obtained in a turning operation. Turning operations are preceded by drilling of the center holes. With an eccentricity of more than 8-10 mm, offset center holes are drilled in the shafts with eccentrics according to the marking or conductor. With a large eccentricity, centrometers (yokes) are used. In this way, both support and crank shaft necks are obtained [Handbook of a machine-building engineer. T.1: ed. A.G. Kosilova, R.K. Meshcheryakova. - M.: Mechanical Engineering, 1986. - S. 232-233].

Недостатком данного способа получения эксцентриковых валов является необходимость получения смещённых центровых отверстий, использование которых приводит к смене технологических баз и, как следствие, к возникновению дополнительных погрешностей и является одной из причин низкой точности обработки (допуск на диаметр шейки ±0,1 мм). Помимо этого поверхность обрабатываемого вала приобретает значительную величину шероховатости обрабатываемой поверхности (Ra=5÷8 мкм).The disadvantage of this method of producing eccentric shafts is the need to obtain offset center holes, the use of which leads to a change in technological bases and, as a result, to the appearance of additional errors and is one of the reasons for the low accuracy of processing (tolerance on the diameter of the neck ± 0.1 mm). In addition, the surface of the processed shaft acquires a significant amount of roughness of the processed surface (Ra = 5 ÷ 8 μm).

Известен способ обработки деталей типа коленчатых валов, при котором обрабатывают шейки и торцевые поверхности щек инструментом в виде дисковой фрезы; на периферии фрезы выполнены зубья, вершины режущих кромок которых находятся на одном диаметре, а углы между кромками двух соседних зубьев одинаковы. При обработке цилиндрических шеек детали сообщают вращение со скоростью резания, а инструменту со скоростью подачи. Соотношение между частотой вращения инструмента и детали устанавливают прямо пропорционально величине подачи на один оборот детали [А. с. 1421473 А1, В23С 3/06, 1988].A known method of processing parts such as crankshafts, which process the neck and end surfaces of the cheeks with a tool in the form of a disk cutter; on the periphery of the cutter teeth are made, the tops of the cutting edges of which are on the same diameter, and the angles between the edges of two adjacent teeth are the same. When machining cylindrical necks, parts report rotation at a cutting speed, and a tool at a feed rate. The ratio between the rotational speed of the tool and the part is set directly proportional to the feed rate per revolution of the part [A. from. 1421473 A1, B23C 3/06, 1988].

Недостатком данного способа является то, что технология его осуществления предписывает выполнение следующих ограничений: данный способ обработки и приведённое в нем соотношение угловых скоростей детали, инструмента, а также подачи инструмента на оборот детали при конструкции фрезы с одинаковой высотой режущих кромок зубьев и одинаковым шагом между ними не обеспечивают условия непрерывности резания. Другими словами, между моментом врезания каждого последующего зуба по отношению к моменту прекращения резания предыдущего зуба имеются разрывы во времени. В этом случае происходит ударное нагружение детали, что ухудшает качество обрабатываемой поверхности, снижает точность обработки.The disadvantage of this method is that the technology for its implementation requires the following restrictions: this processing method and the ratio of the angular velocities of the part, tool, as well as the feed of the tool to the part’s revolution when the design of the cutter with the same height of the cutting edges of the teeth and the same pitch between them do not provide conditions for continuous cutting. In other words, there are time gaps between the moment of insertion of each subsequent tooth with respect to the moment of termination of cutting of the previous tooth. In this case, shock loading of the part occurs, which degrades the quality of the processed surface, reduces the accuracy of processing.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков является способ обработки поверхностей вращения деталей типа коленчатых валов, согласно которому установленной на токарном станке детали сообщают вращение относительно оси обрабатываемой цилиндрической поверхности, в частности шейки коленчатого вала. Для обработки используют фрезерный инструмент, который устанавливают параллельно к образующей обрабатываемой поверхности и сообщают ему вращение вокруг собственной оси. Помимо этого фрезерному инструменту обеспечивают возможность поступательного перемещения вдоль образующей обрабатываемой поверхности со скоростью продольной подачи. В качестве фрезерного инструмента применяют дисковую фрезу с зубьями на периферии. При этом каждую режущую кромку зуба фрезы устанавливают выше предыдущей, а каждый последующий угол между режущими кромками соседних зубьев фрезы выполняют меньшим, чем предыдущий, начиная от первого зуба, вступающего в резание, к последнему (Патент РФ №2198766, B23C 1/100, B23C 5/18, 2003).The closest in technical essence and combination of features is a method of processing surfaces of rotation of parts such as crankshafts, according to which the parts installed on the lathe inform rotation about the axis of the machined cylindrical surface, in particular the neck of the crankshaft. For processing, a milling tool is used, which is installed parallel to the generatrix of the machined surface and is informed of rotation around its own axis. In addition, the milling tool is provided with the possibility of translational movement along the generatrix of the machined surface with a longitudinal feed rate. As a milling tool, a disk mill with teeth on the periphery is used. Moreover, each cutting edge of the cutter tooth is set higher than the previous one, and each subsequent angle between the cutting edges of adjacent teeth of the cutter is smaller than the previous one, starting from the first tooth entering into cutting to the last (RF Patent No. 2198766, B23C 1/100, B23C 5/18, 2003).

Недостаток данного способа заключается в том, что детали сообщают вращение относительно оси обрабатываемой цилиндрической поверхности, в частности шейки коленчатого вала, в результате чего также происходит смена технологических баз. Это приводит к появлению дополнительных погрешностей и снижению точности обработки. Обработанная описанным способом поверхность не может обладать необходимой износостойкостью при её работе в паре трения, прежде всего по причине неудовлетворительной смачиваемости смазкой.The disadvantage of this method is that the parts report rotation about the axis of the machined cylindrical surface, in particular the neck of the crankshaft, which also results in a change of technological bases. This leads to the appearance of additional errors and a decrease in processing accuracy. The surface treated by the described method cannot possess the necessary wear resistance when it is operated in a friction pair, primarily due to unsatisfactory wettability by lubricant.

Техническая задача изобретения – получение мотылевых шеек эксцентриковых валов фрезерованием, обеспечение единства технологических баз, упрощение изготовления эксцентриковых валов, обеспечение простоты кинематики движения режущего инструмента, повышение износостойкости обрабатываемой поверхности.The technical task of the invention is the receipt of crank necks of eccentric shafts by milling, ensuring the unity of technological bases, simplifying the manufacture of eccentric shafts, ensuring the simplicity of the kinematics of movement of the cutting tool, increasing the wear resistance of the machined surface.

Указанная задача достигается тем, что при обработке цилиндрических мотылевых шеек эксцентриковых валов дисковыми фрезами ось фрезы располагается параллельно обрабатываемого вала. Обеспечивается встречное фрезерование. Частота вращения обрабатываемого вала задаётся равной частоте вращения фрезы. Вращение обрабатываемого вала осуществляется относительно собственной оси, при этом обрабатываемая шейка совершает планетарное движение по окружности, диаметр которой равен двум эксцентриситетам.This problem is achieved by the fact that when machining cylindrical crank necks of eccentric shafts with disk cutters, the cutter axis is parallel to the machined shaft. Counter milling is provided. The rotational speed of the machined shaft is set equal to the rotational speed of the cutter. The rotation of the processed shaft is carried out relative to its own axis, while the processed neck performs planetary motion in a circle whose diameter is equal to two eccentricities.

Инструмент в сечении, перпендикулярном оси вращения фрезы, имеет эллипсоидный профиль, для которого разница между большой и малой полуосью равна двойному эксцентриситету обрабатываемого вала.The tool in the cross section perpendicular to the axis of rotation of the cutter has an ellipsoid profile for which the difference between the major and minor axis is equal to the double eccentricity of the machined shaft.

При таком способе обработки мотылевых шеек эксцентриковых валов обеспечивается постоянное расстояние между центрами вращения фрезы и обрабатываемого вала.With this method of processing crank necks of eccentric shafts, a constant distance is provided between the centers of rotation of the cutter and the work shaft.

На фиг. 1-4 представлена схема обработки эксцентриковых валов дисковой фрезой.In FIG. 1-4 is a diagram of the processing of eccentric shafts by a disk mill.

Начальное положение дисковой фрезы 1 и обрабатываемого вала 2 представлено на фиг. 1. Обрабатываемый вал 2 имеет диаметр d_в. Дисковая фреза 1 имеет эллипсоидный профиль, для которого разница между большой и малой полуосью равна двойному эксцентриситету обрабатываемого вала е. Инструменту 1 придаётся вращение со скоростью ω_и, а обрабатываемому валу 2 – вращение со скоростью ω_в. Вал 2 вращается вокруг собственной оси О_в с частотой, равной частоте вращения фрезы 1. Обрабатываемая шейка совершает планетарное движение по радиусу е. Положение оси О_и фрезы 1 остаётся неизменным. Помимо этого постоянным остаётся и расстояние А между осями вращения О_в и О_и. На фиг. 2 показано положение фрезы 1 и вала 2 при повороте фрезы 1 на -45º. На фиг. 3 показано положение фрезы 1 и вала 2 при повороте фрезы 1 на -90º. На фиг. 4 показано положение фрезы 1 и вала 2 при повороте фрезы 1 на -135º. Дальнейшие схематические изображения положений обрабатываемой детали 2 и инструмента 1 идентичны приведённым выше. The initial position of the disk mill 1 and the machined shaft 2 is shown in FIG. 1. The processed shaft 2 has a diameter d _in . Disk mill 1 has an ellipsoid profile, for which the difference between the major and minor axis is equal to the double eccentricity of the processed shaft e. Tool 1 is given rotation at a speed ω _and , and processed shaft 2 is rotated at a speed of ω _c . The shaft 2 rotates around its own axis O _in with a frequency equal to the frequency of rotation of the cutter 1. The processed neck performs planetary movement along the radius e. The position of the axis O _and cutter 1 remains unchanged. In addition, the distance A between the axes of rotation O _in and O _and remains constant. In FIG. 2 shows the position of cutter 1 and shaft 2 when turning cutter 1 by -45º. In FIG. Figure 3 shows the position of cutter 1 and shaft 2 when turning cutter 1 by -90º. In FIG. 4 shows the position of cutter 1 and shaft 2 when turning cutter 1 by -135º. Further schematic representations of the positions of the workpiece 2 and tool 1 are identical to those given above.

Способ обработки эксцентриковых валов дисковыми фрезами осуществляется следующим образом. Обрабатываемый вал устанавливается в шпиндельный узел станка. Фреза крепится во фрезерном блоке, который монтируется на продольный суппорт станка. Фрезе и обрабатываемому валу задаются согласованные вращательные движения. При завершении фрезерования заготовки получается требуемая поверхность детали. The method of processing eccentric shafts with disk cutters is as follows. The processed shaft is installed in the spindle unit of the machine. The cutter is mounted in the milling unit, which is mounted on the longitudinal support of the machine. The milling cutter and the machined shaft are set to coordinate rotational movements. Upon completion of the milling of the workpiece, the desired surface of the part is obtained.

Применение данного способа получения эксцентриковых валов позволит получить данный тип валов за одну установку, достичь высокой точности обработки мотылевых шеек эксцентриковых валов, оптимальной шероховатости и правильной геометрической формы обрабатываемой поверхности валов, высокой производительности оборудования вследствие простых схем движения в процессе формообразования. The use of this method of producing eccentric shafts will make it possible to obtain this type of shafts in one installation, to achieve high precision machining of crank necks of eccentric shafts, optimal roughness and the correct geometric shape of the machined surface of the shafts, high productivity of the equipment due to simple motion patterns during the shaping process.

Claims

A method of processing cylindrical crank necks of eccentric shafts with a disk mill, including machining the shaft with counter milling when its axis is parallel to the axis of the disk mill, characterized in that the shaft to be processed is rotated around its own axis to ensure planetary movement of the neck to be machined around a circle whose diameter is chosen equal to two eccentricities the machined shaft, while the rotational speed of the machined shaft is set equal to the rotational speed of the disk cutter, made with an ellipsoidal profile in a section perpendicular to the axis of rotation of the cutter, in which the difference between the major and minor axes is equal to the double eccentricity of the machined shaft.