RU2753220C1

RU2753220C1 - Generator broach for processing contoured surfaces

Info

Publication number: RU2753220C1
Application number: RU2020125365A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Политов
Original assignee: Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2021-08-12

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, namely to the processing of materials by cutting and can be used for surface treatment with a tool with consistently arranged teeth, including stretching contoured grooves and holes. The generator broach for processing contoured surfaces contains finishing cutting teeth made according to the profile scheme, and rough cutting teeth, the corrected profile of each of which is made in accordance with the oblique projection of the processing profile on a plane inclined to this processing profile at an angle equal to the arctangent of the correction value of the tooth profile.

EFFECT: increased operational capabilities and improved processing quality.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке материалов резанием и может быть использовано для обработки поверхностей инструментом с последовательно расположенными зубьями, в том числе протягивания фасонных пазов и отверстий.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to the processing of materials by cutting and can be used for surface treatment with a tool with sequentially located teeth, including pulling shaped grooves and holes.

Из существующего уровня техники известен протяжной блок для обработки канавок на наружной поверхности, содержащий инструментальную плиту с размещенными на ней черновой и чистовой протяжками, при этом черновая протяжка содержит режущую часть, выполненную по генераторной схеме с корригированным профилем зубьев, а зубья чистовой протяжки выполнены по профильной схеме, при этом математической зависимостью связаны задние углы на боковых поверхностях зубьев и на вершинах [патент РФ №62347, B23D 43/02, опубл. 10.04.2007].From the existing prior art, a broaching unit for processing grooves on the outer surface is known, containing a tool plate with rough and finishing broaches placed on it, while the rough broaching comprises a cutting part made according to a generator scheme with a corrected tooth profile, and the teeth of the finishing broaching are made according to a profile scheme, with a mathematical relationship associated with the rear angles on the lateral surfaces of the teeth and on the tops [RF patent No. 62347, B23D 43/02, publ. 10.04.2007].

Известна протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками, содержащая корпус с двухсторонним расположением режущих зубьев, выполненных по генераторной схеме резания с увеличением подъема на зуб от предыдущих зубьев к последующим. При работе известная протяжка осуществляет протягивание прямых плоских пазов [патент РФ №89438, B23D 43/00, опубл. 10.12.2009].Known broach flat finishing for processing grooves with non-rigid walls, containing a housing with a two-sided arrangement of cutting teeth, made according to the generator cutting scheme with an increase in lift per tooth from the previous teeth to the next. During operation, the known broach pulls straight flat grooves [RF patent No. 89438, B23D 43/00, publ. 10.12.2009].

Также известна протяжка плоская для обработки пазов, содержащая корпус с режущими зубьями, выполненными по генераторно-ступенчатой схеме резания. При работе известная протяжка осуществляет протягивание прямых плоских поверхностей пазов по генераторно-ступенчатой схеме, а фасонные поверхности - по профильной схеме [Фельдштейн, Е.Э. Металлорежущие инструменты: справочник конструктора/ Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич. - Минск: Новое знание, 2009. - 705 с].Also known is a flat broach for processing grooves, containing a housing with cutting teeth made according to a generator-step cutting scheme. During operation, the known broach pulls straight flat surfaces of the grooves according to the generator-step scheme, and the shaped surfaces according to the profile scheme [Feldstein, EE Metal-cutting tools: a designer's handbook / E.E. Feldstein, M.A. Kornievich. - Minsk: New knowledge, 2009. - 705 p.].

Недостатком известных протяжек является ограниченная область использования по причине невозможности изготовления фасонных поверхностей с замкнутой образующей профиля. Кроме того, известные протяжки содержат режущие зубья с корригированным профилем, не связанным зависимостью от фасонного профиля обработки, и для обработки фасонных поверхностей выполнены с режущими зубьями по профильной схеме, что снижает точность обработки, увеличивает рабочую часть протяжки, отрицательно влияет на стойкость режущих свойств, чем ухудшает качество обработки.The disadvantage of the known broaches is the limited area of use due to the impossibility of manufacturing shaped surfaces with a closed profile generatrix. In addition, the known broaches contain cutting teeth with a corrected profile that is not related to the dependence on the shaped profile of processing, and for processing shaped surfaces are made with cutting teeth according to a profile scheme, which reduces the processing accuracy, increases the working part of the broach, negatively affects the durability of the cutting properties. what worsens the quality of processing.

Наиболее близкой предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является протяжка генераторная, содержащая режущие зубья, фасонная часть каждого из которых выполнена по радиусу, равномерно уменьшающемуся от первого зуба к последнему, и центры всех радиусов расположены на одной прямой, параллельной направлению рабочего движения протяжки. При работе известная протяжка осуществляет протягивание фасонных поверхностей, например отверстий [авт. свид-во СССР №406658, B23D 43/02, опубл. 21.11.1971].The closest to the proposed invention in terms of the technical essence and the achieved result is a generator broach containing cutting teeth, the shaped part of each of which is made along a radius uniformly decreasing from the first tooth to the last, and the centers of all radii are located on one straight line parallel to the direction of the broach working movement. In operation, a known broach pulls shaped surfaces, such as holes [ed. certificate of the USSR No. 406658, B23D 43/02, publ. 11/21/1971].

Недостатком известной протяжки генераторной является ограниченная область ее использования по причине невозможности обработки протяжкой по спирали, в частности, для изготовления резьбы, из-за того, что прямая расположения центров профилей зубьев протяжки параллельна ее рабочему движению. Также фасонная часть (профиль) каждого зуба известной протяжки генераторной, выполненная по равномерно уменьшающемуся радиусу от первого зуба к последнему, не позволяет обрабатывать выступы фасонных отверстий и пазов. При этом выполнение профиля зубьев с равномерно уменьшающимся радиусом от первого зуба к последнему, уменьшает точность расположения режущей кромки относительно заданной поверхности обработки, и, как следствие, зубья с корригированным профилем вносят искажение в профиль обрабатываемой детали, который получается ступенчатой формы, что в совокупности с погрешностью расположения режущей кромки ухудшает качество обработки.The disadvantage of the known generator broach is the limited area of its use due to the impossibility of processing with a broach in a spiral, in particular, for the manufacture of threads, due to the fact that the straight line of the centers of the broach teeth profiles is parallel to its working movement. Also, the shaped part (profile) of each tooth of the known generator broach, made along a uniformly decreasing radius from the first tooth to the last, does not allow processing the protrusions of the shaped holes and grooves. At the same time, the execution of the profile of the teeth with a uniformly decreasing radius from the first tooth to the last, reduces the accuracy of the positioning of the cutting edge relative to a given processing surface, and, as a consequence, teeth with a corrected profile introduce distortion in the profile of the workpiece, which is obtained with a stepped shape, which, together with an error in the location of the cutting edge deteriorates the quality of processing.

Предлагаемое изобретение направлено на расширение эксплуатационных возможностей устройства и повышение качества обработки протяжкой генераторной.The proposed invention is aimed at expanding the operational capabilities of the device and improving the quality of processing by broaching the generator.

Поставленная задача решается тем, что протяжка генераторная для обработки фасонных поверхностей содержит чистовые зубья, выполненные по профильной схеме, и черновые режущие зубья, корригированный профиль каждого из которых выполнен в соответствии с косоугольной проекцией профиля обработки на плоскость, наклоненную к этому профилю обработки под углом, равным арктангенсу величины корригирования профиля зубьев.The problem is solved by the fact that the generator broach for processing shaped surfaces contains finishing teeth, made according to the profile scheme, and rough cutting teeth, the corrected profile of each of which is made in accordance with the oblique projection of the processing profile onto a plane inclined to this processing profile at an angle, equal to the arctangent of the tooth profile correction value.

Выполнение черновых режущих зубьев одного профиля позволяет изготавливать протяжку со всеми возможными для обработки протягиванием расположениями зубьев, в том числе по спирали, например для нарезания резьб. При этом профиль зубьев, будучи образованным проекцией профиля обработки, повторяет его контур, в том числе на криволинейных участках и на выступах фасонных отверстий и пазов, при этом проекция косоугольная, за счет чего выполнимо вытягивание проекции относительно профиля обработки в соответствии с заданной величиной корригирования. Будучи корригированным, профиль черновых зубьев позволяет выполнять обработку по генераторной схеме, что в комплексе с осуществлением всех возможных для обработки протягиванием расположений зубьев расширяет эксплуатационные возможности протяжки генераторной.Execution of rough cutting teeth of one profile makes it possible to produce a broach with all possible tooth arrangements for broaching processing, including in a spiral, for example, for threading. In this case, the profile of the teeth, being formed by the projection of the processing profile, repeats its contour, including on curved sections and on the protrusions of shaped holes and grooves, while the projection is oblique, due to which it is possible to extend the projection relative to the processing profile in accordance with a given correction value. Corrected, the profile of the rough teeth allows processing according to the generator scheme, which, in combination with the implementation of all possible tooth positions for pulling processing, expands the operational capabilities of the generator broaching.

Профиль черновых режущих зубьев протяжки, будучи образованным проекцией профиля обработки, по геометрическому расположению точек контура наиболее приближен к профилю обработки, а значит, имеет наиболее точную образующую режущей кромки, что уменьшает высоту ступенек на обрабатываемой поверхности и позволяет сократить до оптимального минимума количество чистовых зубьев, выполненных по профильной схеме резания. Режущие зубья протяжки, выполненные по генераторной схеме, позволяют срезать максимальный обрабатываемый слой и тем самым сократить количество черновых зубьев, что в совокупности с оптимальным минимумом чистовых зубьев приводит к уменьшению длины протяжки, что снижает погрешности изготовления протяжки и установки ее при эксплуатации, тем самым повышая качество обработки.The profile of the rough cutting teeth of the broach, being formed by the projection of the processing profile, is closest to the processing profile in terms of the geometric arrangement of the contour points, which means that it has the most accurate generatrix of the cutting edge, which reduces the height of the steps on the surface to be machined and reduces the number of finishing teeth to the optimum minimum. made according to the profile cutting pattern. The cutting teeth of the broach, made according to the generator scheme, allow cutting off the maximum processed layer and thereby reducing the number of rough teeth, which, together with the optimal minimum of finishing teeth, leads to a decrease in the length of the broach, which reduces errors in the manufacture of the broach and its installation during operation, thereby increasing processing quality.

Поскольку профиль черновых режущих зубьев протяжки строго задан математически как проекция относительно профиля обработки, а угол между проекцией, образующей профиль зуба, и профилем обработки задан функцией от величины корригирования, то это позволяет выполнять параметрическое моделирование на ЭВМ, соответственно автоматизировать проектирование, изготавливать и контролировать профиль зубьев протяжки по математической модели. Наибольшая точность образующей режущей кромки; возможность автоматизации проектирования, изготовления и контроля профиля зубьев протяжки по математической модели; минимальная длина протяжки в комплексе способствуют достижению оптимальной точности обработки. Черновые режущие зубья протяжки, выполненные по генераторной схеме, повышают стойкость режущих свойств, что в комплексе с оптимальным минимумом чистовых зубьев позволяет повысить точность обработки и повысить ее качество.Since the profile of the rough cutting teeth of the broach is strictly specified mathematically as a projection relative to the processing profile, and the angle between the projection forming the tooth profile and the processing profile is set by a function of the correction value, this allows parametric modeling on a computer, respectively, to automate the design, manufacture and control the profile broach teeth according to the mathematical model. The highest accuracy of the generatrix of the cutting edge; the ability to automate the design, manufacture and control of the profile of the broach teeth according to the mathematical model; the minimum broach length in the complex contributes to the achievement of optimal processing accuracy. The rough cutting teeth of the broach, made according to the generator scheme, increase the durability of the cutting properties, which, in combination with the optimal minimum of finishing teeth, makes it possible to increase the processing accuracy and improve its quality.

На фиг. 1 показана схема образования профиля чернового режущего зуба косоугольной проекцией профиля обработки; на фиг. 2 - схема расположения черновых режущих зубьев вдоль направления протягивания, на фиг. 3 - элемент режущей части протяжки для обработки фасонного паза в изометрии.FIG. 1 shows a diagram of the formation of a profile of a rough cutting tooth by an oblique projection of the processing profile; in fig. 2 is a diagram of the arrangement of the rough cutting teeth along the pulling direction; FIG. 3 - an element of the cutting part of the broach for processing a shaped groove in isometric view.

Предлагаемая протяжка генераторная для обработки фасонных поверхностей содержит черновые режущие зубья 1 с режущей кромкой 2, выполненной по генераторной схеме резания, и профилем 3, образованным косоугольной проекцией фасонного профиля обработки 4 на плоскость 5, наклоненную к фасонному профилю обработки 4 под углом T, °. При этом угол T выражается зависимостью:The proposed broach generator for processing shaped surfaces contains rough cutting teeth 1 with a cutting edge 2 made according to the generator cutting scheme, and a profile 3 formed by an oblique projection of the shaped processing profile 4 onto plane 5, inclined to the shaped processing profile 4 at an angle T, °. In this case, the angle T is expressed by the dependence:

T=arctg(K),T = arctan (K),

где K - величина корригирования профиля 3 зубьев 1, мм. Для финишной чистовой обработки генераторная протяжка имеет чистовые зубья 6, выполненные по профильной схеме. Количество черновых и чистовых зубьев рассчитывают в соответствии с технологическими рекомендациями по условиям обработки.where K is the value of the correction of the profile of 3 teeth 1, mm. For finishing finishing, the generator broach has finishing teeth 6, made according to the profile scheme. The number of roughing and finishing teeth is calculated in accordance with the technological recommendations for the processing conditions.

Предлагаемая протяжка генераторная работает следующим образом. Работа протяжки показана на примере изготовления фасонного паза.The proposed broach generator works as follows. The work of the broach is shown on the example of making a shaped groove.

Протяжку генераторную для обработки фасонных поверхностей устанавливают на оборудование таким образом, что черновые режущие зубья 1 от привода оборудования (не показан) получают необходимые для любого протягивания виды движения, обеспечивающие продвижение режущей кромки 2 вдоль образующей обрабатываемой поверхности. Для этого на протяжке выполняют требуемое по направлению обработки расположение зубьев 1. Режущая кромка 2 зубьев 1, продвигаясь вдоль образующей обрабатываемой поверхности с фасонным профилем 4, каждым зубом 1 срезает слой материала по генераторной схеме резания, а будучи ограниченная профилем 3, образованным косоугольной проекцией фасонного профиля обработки 4 на плоскость 5, наклоненную к фасонному профилю обработки 4 под углом T, ° (наиболее применим T=40° соответственно величине корригирования K=0,85 мм при протягивании елочных пазов турбинных дисков) выполняет формообразование методом копирования, что позволяет обрабатывать все виды фасонных поверхностей, в том числе на криволинейных участках и на выступах фасонных отверстий и пазов. При этом черновые режущие зубья 1, выполненные по генераторной схеме, срезают наибольший технологически возможный обрабатываемый слой в сравнении с традиционной профильной схемой, применяемой для обработки фасонных поверхностей, что позволяет при меньшем количестве чистовых зубьев 6 осуществить чистовую финишную обработку паза до заданных параметров.A generator broach for processing shaped surfaces is installed on the equipment in such a way that the rough cutting teeth 1 from the equipment drive (not shown) receive the types of movement necessary for any broaching, ensuring the advancement of the cutting edge 2 along the generatrix of the treated surface. To do this, the position of the teeth 1 required in the direction of machining is performed on the broach. processing profile 4 onto plane 5, inclined to the shaped processing profile 4 at an angle T, ° (the most applicable is T = 40 °, corresponding to the correction value K = 0.85 mm when pulling the Christmas tree grooves of the turbine disks) performs shaping by copying, which allows processing all types of shaped surfaces, including on curved sections and on the protrusions of shaped holes and grooves. In this case, the rough cutting teeth 1, made according to the generator scheme, cut off the largest technologically possible processed layer in comparison with the traditional profile scheme used for processing shaped surfaces, which allows, with a smaller number of finishing teeth 6, to carry out the final finishing of the groove to the specified parameters.

Учитывая строгую математическую зависимость проекционной связи профиля 3 зубьев 1 от профиля обработки 4 и угла T наклонной плоскости 5 как функции от величины корригирования K, расчет, изготовление и контроль профиля 3 зубьев 1 выполняют по параметрической математической модели, задаваемой для каждой обрабатываемой поверхности. После выхода из обрабатываемой детали всех зубьев 1 и 6, протяжка отводится от зоны резания по регламенту оборудования.Taking into account the strict mathematical dependence of the projection connection of the profile 3 of the teeth 1 on the processing profile 4 and the angle T of the inclined plane 5 as a function of the value of the correction K, the calculation, manufacture and control of the profile of 3 teeth 1 is performed according to a parametric mathematical model set for each processed surface. After leaving the workpiece of all teeth 1 and 6, the broach is retracted from the cutting zone according to the equipment regulations.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности генераторной протяжки для обработки фасонных поверхностей и при этом повысить качество обработки.Thus, the proposed invention makes it possible to expand the operational capabilities of the generator broach for processing shaped surfaces and at the same time to improve the quality of processing.

Claims

Generator broach for processing shaped surfaces, characterized in that it contains finishing cutting teeth, made according to a profile scheme, and rough cutting teeth, the corrected profile of each of which is made in accordance with the oblique projection of the processing profile onto a plane inclined to this processing profile at an angle, equal to the arctangent of the tooth profile correction value.