RU2706918C1

RU2706918C1 - Method of internal spherical surfaces machining

Info

Publication number: RU2706918C1
Application number: RU2019115659A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Викторович Харитонов; Антонина Александровна Анашкина; Михаил Юрьевич Русин; Илья Юрьевич Тимохин
Original assignee: Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина"
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2019-11-21

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to machining and may be used in abrasive machining of spherical surfaces of parts. Processed part and the cutting tool are imparted with independent rotations, and processing is performed with a radius cutting tool with radius R=5–30 mm according to the programmed curvilinear trajectory equidistant to the spherical contour of the processed part. Sanding depth makes 0.1–1 mm.

EFFECT: higher geometrical accuracy of inner spherical surface of ceramic parts and shorter duration of machining process.

1 cl, 1 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологии механической обработки резанием, а именно к области абразивной обработки сферических поверхностей деталей.The invention relates to the technology of machining, and in particular to the field of abrasive processing of the spherical surfaces of parts.

Известно техническое решение (А.с. №906673, МПК В24В 11/10, опубл. 25.02.1982), в котором обработка сферических поверхностей осуществляется 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.A technical solution is known (A.S. No. 906673, IPC V24V 11/10, publ. 02.25.1982), in which the processing of spherical surfaces is carried out by independent rotation of the workpiece and cutting tool, while the profile of the cutting tool corresponds to the profile of the processed spherical surface, and its movement relative to the part is carried out along an arc of a circle.

Недостатком известного изобретения является сложная механическая система управления движением режущего инструмента, включающая 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.A disadvantage of the known invention is a complex mechanical control system for the movement of the cutting tool, including 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, обрабатывать можно только наружные сферические поверхности. Произвести обработку внутренней сферической поверхности детали по указанному техническому решению невозможно.In addition, only external spherical surfaces can be machined. It is impossible to process the inner spherical surface of the part according to the specified technical solution.

Наиболее близким к заявленному решению является способ механической обработки сферических поверхностей (патент РФ №2405666, МПК B24B 11/00, B24B 5/16, опубл. 2010 г.) при котором перед механической обработкой обрабатываемую деталь закрепляют в заданное положение относительно центра сферы, обработку проводят кольцевым режущим инструментом, наружный описываемый диаметр которого равен длине хорды, стягивающей половину сектора обрабатываемой сферической поверхности, вращающемуся кольцевому инструменту придают линейное перемещение по нормали к обрабатываемой сферической поверхности в горизонтальной плоскости симметрии сферы, 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.Closest to the claimed solution is a method of machining spherical surfaces (RF patent No. 2405666, IPC B24B 11/00, B24B 5/16, publ. 2010) in which, before machining, the workpiece is fixed in a predetermined position relative to the center of the sphere, processing carry out a ring cutting tool, the outer described diameter of which is equal to the length of the chord, pulling together half the sector of the processed spherical surface, the rotating ring tool is given linear movement along the normal to the machining the 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.

Недостатком известного способа является то, что при механической обработке керамических деталей зона резания нуждается в постоянном охлаждении за счет подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), например воды, для удаления отходов шлифования и уменьшения термической нагрузки на режущий инструмент. Однако конструкция кольцевого инструмента не позволяет обеспечить беспрепятственный подвод СОЖ в зону резания, что приводит к налипанию частиц керамики на связку режущего инструмента и к снижению режущей способности кольцевого круга, что в свою очередь приводит к увеличению длительности процесса механической обработки.The disadvantage of this method is that when machining ceramic parts, the cutting zone needs constant cooling due to the supply of cutting fluid (coolant), for example water, to remove grinding waste and reduce the thermal load on the cutting tool. However, the design of the ring tool does not allow unhindered supply of coolant to the cutting zone, which leads to the adhesion of ceramic particles to the bundle of the cutting tool and to a decrease in the cutting ability of the annular circle, which in turn leads to an increase in the duration of the machining process.

Задачей заявляемого изобретения является повышение геометрической точности и уменьшение длительности процесса механической обработки внутренней сферической поверхности керамических деталей. The task of the invention is to increase geometric accuracy and reduce the duration of the machining process of the inner spherical surface of ceramic parts.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ механической обработки внутренних сферических поверхностей путем независимого вращения обрабатываемой детали и режущего инструмента, отличающийся тем, что обработку проводят радиусным режущим инструментом R=5-30 мм по запрограммированной криволинейной траектории эквидистантной к сферическому контуру обрабатываемой детали, при этом глубина шлифования составляет 0,1-1 мм.The specified technical result is achieved by the fact that the proposed method of machining the inner spherical surfaces by independent rotation of the workpiece and the cutting tool, characterized in that the treatment is carried out with a radius cutting tool R = 5-30 mm along the programmed curved path equidistant to the spherical contour of the workpiece, with this grinding depth is 0.1-1 mm.

Авторами установлено, что заявляемый способ механической обработки внутренних сферических поверхностей керамических деталей радиусным режущим инструментом значительно повышает геометрическую точность и уменьшает длительности процесса механической обработки внутренней сферической поверхности керамических деталей за счет лучшего отвода отходов шлифования из зоны резания, вследствие чего не происходит налипания частиц керамики на связку режущего инструмента и отпадает необходимость регулирования инструмента.The authors found that the inventive method of machining the inner spherical surfaces of ceramic parts with a radius cutting tool significantly increases geometric accuracy and reduces the duration of the machining of the inner spherical surface of ceramic parts due to better removal of grinding waste from the cutting zone, as a result of which ceramic particles do not stick to the binder cutting tool and no need to adjust the tool.

Экспериментально установлено, что радиус режущего инструмента меньше 5 мм приводит к значительному увеличению длительности процесса механической обработки внутренней сферической поверхности, а радиус более 30 мм приводит к поломке станка. It was experimentally established that the radius of the cutting tool less than 5 mm leads to a significant increase in the duration of the machining of the internal spherical surface, and a radius of more than 30 mm leads to breakage of the machine.

Установлено, что размер глубины шлифования меньше 0,1 мм приводит к увеличению длительности механической обработки, а размер глубины шлифования больше 1 мм приводит к разрушению детали.It is established that the size of the grinding depth less than 0.1 mm leads to an increase in the duration of the machining, and the size of the grinding depth greater than 1 mm leads to the destruction of the part.

Реализация предложенного технического решения представлена на следующих примерах.The implementation of the proposed technical solution is presented in the following examples.

Пример 1 (прототип)Example 1 (prototype)

Обрабатываемую деталь устанавливают на оправку токарного станка и закрепляют в патрон станка, шпиндель станка с кольцевым режущим инструментом устанавливают под углом α. При этом режущие вставки на кольцевом режущем инструменте должны быть установлены таким образом, чтобы их диаметр был равен длине хорде «а», стягивающей половину обрабатываемого сектора сферической поверхности. Затем производят шлифование внутренней сферической поверхности детали. Длительность при шлифовании сферической части поверхности детали составляет 8 часов, из них 6 часов производится внутренняя обработка сферической поверхности детали.The workpiece to be installed on the mandrel of the lathe and fixed in the machine chuck, the spindle of the machine with a ring cutting tool set at an angle α. In this case, the cutting inserts on the annular cutting tool should be installed so that their diameter is equal to the length of the chord "a", tightening half of the processed sector of the spherical surface. Then produce grinding of the inner spherical surface of the part. The duration when grinding the spherical part of the surface of the part is 8 hours, of which 6 hours is the internal processing of the spherical surface of the part.

Пример 2 по предложенному техническому решению.Example 2 according to the proposed technical solution.

На фигуре обрабатываемую деталь 1 устанавливают на оправку 2 и закрепляют в патрон 3 токарного станка с программным управлением, закрепленным на шпинделе 4 радиусным режущим инструментом 5 R=20 мм проводят шлифование по запрограммированной криволинейной траектории эквидистантной к сферическому контуру обрабатываемой детали. Обработка производится от торца детали к носку. Количество проходов 7. Длительность при шлифовании внутренней сферической поверхности детали составляет 5 часов.In the figure, the workpiece 1 is mounted on the mandrel 2 and fastened to the chuck 3 of the programmed lathe, mounted on the spindle 4 with a radius cutting tool 5 R = 20 mm, grinding is carried out along a programmed curved path equal to the spherical contour of the workpiece. Processing is carried out from the end of the part to the toe. The number of passes 7. The duration when grinding the inner spherical surface of the part is 5 hours.

Сравнение приведенных выше примеров показало, что применение способа по предложенному техническому решению позволяет повысить геометрическую точность и сократить длительности процесса механической обработки внутренней сферической поверхности керамических деталей.Comparison of the above examples showed that the application of the method according to the proposed technical solution allows to increase the geometric accuracy and reduce the duration of the machining of the internal spherical surface of ceramic parts.

Заявленный способ обработки внутренних сферических поверхностей полностью удовлетворяет требованию промышленной применимости.The claimed method of processing internal spherical surfaces fully meets the requirement of industrial applicability.

Claims

A method of machining the inner spherical surfaces of ceramic parts, including independent rotation of the workpiece and the cutting tool, characterized in that the grinding is performed by a radius cutting tool with a radius of R = 5-30 mm along a curved path that is equidistant to the spherical contour of the workpiece, while the grinding depth is 0.1-1 mm.