RU2805022C2 - Method for turning a low-rigid long-length axisymmetric workpiece - Google Patents

Method for turning a low-rigid long-length axisymmetric workpiece Download PDF

Info

Publication number
RU2805022C2
RU2805022C2 RU2022105423A RU2022105423A RU2805022C2 RU 2805022 C2 RU2805022 C2 RU 2805022C2 RU 2022105423 A RU2022105423 A RU 2022105423A RU 2022105423 A RU2022105423 A RU 2022105423A RU 2805022 C2 RU2805022 C2 RU 2805022C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
along
length
cutting
self
Prior art date
Application number
RU2022105423A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022105423A (en
Inventor
Олег Иванович Драчев
Борис Михайлович Горшков
Наталья Станиславовна Самохина
Алексей Николаевич Кравцов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет сервиса"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет сервиса" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет сервиса"
Publication of RU2022105423A publication Critical patent/RU2022105423A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2805022C2 publication Critical patent/RU2805022C2/en

Links

Abstract

FIELD: metalworking.
SUBSTANCE: invention can be used for turning a low-rigid lengthy axisymmetric workpiece such as a shaft. The workpiece is based along the outer diameter in self-centring steady rests installed along its length, whereas the axial displacements of the workpiece are fixed by the front spherical centre and the rear corrugated centre. When the workpiece is rotated during one revolution, the curvature of its axis is measured, the plane of maximum deformations is determined taking into account the angle of rotation along the length, and the part is rotated by the plane with the maximum convexity until it coincides with the plane of the cutting tool, while switching the self- centring steady rests to the mode of rigid supports. The value of the planing force is calculated as a function of the measured value of deformation along the length of the workpiece, and a cutter is used with a working profile made along a radius, the value of which is less than the radius of the workpiece being machined by half the cutting depth, and a metal removal width equal to 30°. The final geometric shape of the part is formed by a through cutter on the same lathe with calculated cutting conditions.
EFFECT: use of the invention improves the accuracy of processing.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлообработки длинномерных осесимметричных маложестких деталей типа вал и может быть использовано на универсальных станках в механообрабатывающих цехах машиностроительных предприятий.The invention relates to the field of metalworking of long, axisymmetric, low-rigid shaft-type parts and can be used on universal machines in machining shops of machine-building enterprises.

Известен способ обработки нежестких деталей, предусматривающий обработку в самоцентрирующихся опорах с измерением упругой реакции детали в опорах, причем управление подачей ведут в функции стабилизации разницы между силами резания и измеренными в опорах реакциями [1].There is a known method for processing non-rigid parts, which involves processing in self-centering supports with measuring the elastic reaction of the part in the supports, and the feed control is carried out as a function of stabilizing the difference between the cutting forces and the reactions measured in the supports [1].

Недостатком данного способа является сложность реализации адаптивного управления в плане быстродействия; создание неравномерных внутренних напряжений в объеме заготовки при ее зажиме за счет деформации заготовки в поперечном направлении.The disadvantage of this method is the complexity of implementing adaptive control in terms of speed; creation of uneven internal stresses in the volume of the workpiece when it is clamped due to deformation of the workpiece in the transverse direction.

Известен способ обработки заготовок, предусматривающий установление их с осевой фиксацией в шаровых опорах и поддерживающий самоцентрирующими люнетами работающих в режимах жестких и демпфирующих опор, которые работают в функции амплитуд относительных колебаний заготовки, переключаемых по мере прохождения резца [2].There is a known method for processing workpieces, which involves installing them with axial fixation in ball bearings and supporting them with self-centering steady rests operating in the modes of rigid and damping supports, which operate as a function of the amplitudes of the relative vibrations of the workpiece, switched as the cutter passes [2].

Недостатком данного способа является отсутствие контроля упругих перемещений оси заготовки и управления режимами резания в функции ее упругих перемещений, а также создание внутренних неравномерных внутренних напряжений в объёме заготовки.The disadvantage of this method is the lack of control of elastic movements of the workpiece axis and control of cutting modes as a function of its elastic movements, as well as the creation of internal uneven internal stresses in the volume of the workpiece.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности обработки с сохранением ее после обработки с достижением следующих технических результатов: повышение стабильности геометрии детали во времени за счет формирования более равномерной картины распределения напряжений в объеме заготовки; повышение точности детали в продольном направлении за счет использования люнетов.The task to be solved by the claimed invention is to increase the accuracy of processing while maintaining it after processing, achieving the following technical results: increasing the stability of the geometry of the part over time due to the formation of a more uniform pattern of stress distribution in the volume of the workpiece; increasing the accuracy of the part in the longitudinal direction through the use of steady rests.

Эта задача решается тем, что в способе обработке маложесткой длинномерной осесимметричной заготовки детали ее фиксируют между передним и задним центрами от осевых перемещений. Заготовку базируют по наружному диаметру в самоцентрирующих люнетах. Осуществляют определение кривизны ее оси посредством поворота заготовки на один оборот. Определяют величину начальной деформации по длине заготовки посредством измерения перемещений штоков промежуточных самоцентрирующихся люнетов. Промежуточные люнеты работают в режиме демпфирования. Определяют плоскость максимальных деформаций и поворачивают заготовку до совмещения плоскости с максимальной выпуклостью с плоскостью размещения режущего инструмента. Переключают промежуточные самоцентрирующиеся люнеты в режим жестких опор с обеспечением прямолинейности оси заготовки. Величину силы строгания задают в функции измеренной величины деформации по длине детали. Режимами резания автоматически варьируют так, чтобы величины прогибов оси подлине заготовки при резании были равны величинам измеренных прогибов по длине заготовки. Для обработки используют режущий инструмент в виде резца с рабочим профилем, выполненным по радиусу. Величина радиуса меньше радиуса обрабатываемой заготовки на половину глубины резания. Ширина съема металла равна 30°. Автоматически варьируют режимами резания так, чтобы величина прогиба оси детали на участке обработки при резании была равна величине прогиба профиля начальной его величины с учетом переменной его величины оси по длине. Окончательную геометрическую форму детали формируют проходным резцом на том же токарном станке. Деталь базируют по наружной поверхности, совмещая конструкторскую и технологическую базу, что повышает точность обработки.This problem is solved by the fact that in the method of processing a low-rigid long axisymmetric workpiece, the parts are fixed between the front and rear centers from axial movements. The workpiece is based on the outer diameter in self-centering steady rests. The curvature of its axis is determined by rotating the workpiece one revolution. The value of the initial deformation along the length of the workpiece is determined by measuring the movements of the rods of the intermediate self-centering steady rests. Intermediate steady rests operate in damping mode. The plane of maximum deformation is determined and the workpiece is rotated until the plane with the maximum convexity aligns with the plane of placement of the cutting tool. The intermediate self-centering steady rests are switched to the rigid support mode, ensuring the straightness of the workpiece axis. The amount of planing force is set as a function of the measured amount of deformation along the length of the part. The cutting modes are automatically varied so that the values of the axis deflections along the length of the workpiece during cutting are equal to the values of the measured deflections along the length of the workpiece. For processing, a cutting tool is used in the form of a cutter with a working profile made along a radius. The radius value is less than the radius of the workpiece being processed by half the cutting depth. The metal removal width is 30°. Automatically vary cutting modes so that the amount of deflection of the axis of the part in the processing area during cutting is equal to the amount of deflection of the profile of its initial value, taking into account the variable value of its axis along the length. The final geometric shape of the part is formed using a cutter on the same lathe. The part is based on the outer surface, combining the design and technological base, which increases the processing accuracy.

Осевая фиксация детали без осевого силового замыкания не создает изгибающего момента.Axial fixation of a part without axial force closure does not create a bending moment.

Измерение прогиба детали перед обработкой при однобортном вращении дает возможность определить численную величину деформации ее оси с учетом знака и угла поворота по сечениям на всей длине.Measuring the deflection of a part before processing during single-sided rotation makes it possible to determine the numerical value of the deformation of its axis, taking into account the sign and angle of rotation along sections along the entire length.

Одновременное демпфирование в ее сечениях между самоцентрирующимися люнетами повышает точность измерения за счет снижения интенсивности колебаний детали.Simultaneous damping in its sections between self-centering steady rests increases the measurement accuracy by reducing the intensity of vibrations of the part.

Снятие металла в зонах выпуклости путем строгания позволяет решить задачу равномерного распределения остаточных напряжений, возникающих при фиксации заготовки и стабилизировать ось детали в процессе эксплуатации.Removing metal in convex areas by planing makes it possible to solve the problem of uniform distribution of residual stresses that arise when fixing the workpiece and to stabilize the axis of the part during operation.

Использование самоцентрирующихся люнетов позволяет стабилизировать ось заготовки в процессе резания, т.к. самоцентрирующие люнеты являются дополнительными опорами.The use of self-centering steady rests allows you to stabilize the workpiece axis during the cutting process, because Self-centering steady rests are additional supports.

Применение автоматической системы управления повышает точность и производительность обработки.The use of an automatic control system increases the accuracy and productivity of processing.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - показана функциональная схема работы установки реализующий способ; на фиг. 2 - показан разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - приведена формы деформации оси детали до и после обработки.The present invention is illustrated by drawings, which show: FIG. 1 - shows a functional diagram of the operation of the installation implementing the method; in fig. 2 - shows section A-A of Fig. 1; in fig. 3 - shows the form of deformation of the axis of the part before and after processing.

Способ токарной обработки маложесткой длинномерной осесимметричной заготовки детали на токарном станке осуществляется следующим образом. Заготовку детали 1устанавливают (фиг. 1) в самоцентрирующие люнеты (СЦЛ) 2, которые в зависимости от давления рабочей среды в приводе 3 (фиг. 2) зажима, могут работать в двух режимах: демпфера или жестких опор. Промежуточные СЦЛ 2 ,как опоры работают в режиме демпферов и как жесткие. Два крайних СЦЛ 2 работают как жесткие опоры 4. При работе СЦЛ перемещение шток-поршней 4 контролируется датчиками линейных перемещений 5. Шток - поршень жестко соединен с центральным рычагом СЦЛ, который одним концом контактирует с деталь (фиг. 2). Система датчиков 5, установленных на корпусе СЦЛ 2, относительно торцев шток-поршней 4, измеряют их перемещение, которое соответствуют величинам начальной деформации детали 1. Деталь 1 жестко закрепленную в крайних СЦЛ вращают на один оборот приводом 6 (фил. 1). Информация об углах поворота детали 1 контролируемая датчиком поворота 7, которая вместе с информацией с датчиков 5 поступает на входы блока управления 8, где по измеренным численным значениям величин исходной деформации оси детали от У1 до У1n строится профиль кривизны оси (фиг. 3) и рассчитывается сила резания по известной формуле с учетом величин деформации вдоль оси детали, варьируя скоростью резания и толщиной съема металла. При удалении припуска возникают моменты неуравновешенных внутренних сил, стремящихся деформировать деталь. При строгании обрабатываемая поверхность маложесткой детали становится вогнутой и если ее профиль по форме и величинам деформации равен исходному профилю от У2 до У2n, в этом случае У1 равен У2 и У1n равен У2n , ось детали будет прямой (фиг. 3). Осуществляют определение кривизны ее оси посредством поворота заготовки на один оборот. Далее определяют величину начальной деформации по длине заготовки 1 посредством измерения перемещений штоков 4 промежуточных самоцентрирующихся люнетов. Инструмент для строгания 9 имеет рабочий профиль резца, выполненный по радиусу, величина которого меньше радиуса обрабатываемой детали на половину глубины резания, а ширина съема металла равна 30°. Резец 9 оснащен датчиком силы 10 и закреплен на поперечном суппорте 11. Поперечный суппорт имеет два независимых привода подач 12 и 13 в поперечном и продольном направлениях, выходы которых подключены к блоку управления 10. Процесс резания осуществляется автоматически, варьируя режимами резания так, чтобы величины прогибов оси по длине детали при резании были равными величинам измеренных величин прогибов при их контроле с учетом переменных их величин оси по длине. Окончательную геометрическую форму детали формируют проходным резцом на том же токарном станке с рассчитанными режимами резания для токарных операций.The method of turning a low-rigid long axisymmetric workpiece on a lathe is carried out as follows. The workpiece part 1 is installed (Fig. 1) in self-centering rests (SCL) 2, which, depending on the pressure of the working medium in the drive 3 (Fig. 2) of the clamp, can operate in two modes: damper or rigid supports. Intermediate SCL 2, as supports, work in damper mode and as rigid ones. The two outermost SCL 2 act as rigid supports 4. When the SCL operates, the movement of the piston rod 4 is controlled by linear displacement sensors 5. The piston rod is rigidly connected to the central lever of the SCL, which at one end is in contact with the part (Fig. 2). A system of sensors 5 installed on the housing of the SCL 2, relative to the ends of the piston rods 4, measures their movement, which corresponds to the values of the initial deformation of part 1. Part 1, rigidly fixed in the outermost SCL, is rotated one revolution by the drive 6 (fil. 1). Information about the angles of rotation of the part 1 is controlled by the rotation sensor 7, which, together with information from the sensors 5, is supplied to the inputs of the control unit 8, where, based on the measured numerical values of the values of the initial deformation of the axis of the part from Y1 to Y1n, the axis curvature profile is constructed (Fig. 3) and calculated cutting force according to a known formula, taking into account the magnitude of deformation along the axis of the part, varying the cutting speed and thickness of metal removal. When an allowance is removed, moments of unbalanced internal forces arise that tend to deform the part. When planing, the processed surface of a low-rigid part becomes concave and if its profile in shape and deformation values is equal to the original profile from Y2 to Y2n, in this case Y1 is equal to Y2 and Y1n is equal to Y2n, the axis of the part will be straight (Fig. 3). The curvature of its axis is determined by rotating the workpiece one revolution. Next, the magnitude of the initial deformation along the length of the workpiece 1 is determined by measuring the movements of the rods 4 of the intermediate self-centering steady rests. The planing tool 9 has a working cutter profile made along a radius, the value of which is less than the radius of the workpiece by half the cutting depth, and the metal removal width is 30°. The cutter 9 is equipped with a force sensor 10 and is mounted on a transverse support 11. The transverse support has two independent feed drives 12 and 13 in the transverse and longitudinal directions, the outputs of which are connected to the control unit 10. The cutting process is carried out automatically, varying the cutting modes so that the deflection values The axes along the length of the part during cutting were equal to the values of the measured deflections during their control, taking into account their variable axes along the length. The final geometric shape of the part is formed using a cutter on the same lathe with calculated cutting conditions for turning operations.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. 1294482. СССР МКИ В23В 1/00. Способ механической обработки нежестких деталей / О.И. Драчев, Г.Г. Палагнюк, В.К. Мазур (СССР). - №3840927/25-08, заявл. 10.01.85; опубл. 07.030.87, Бюл. №5. - 5 с. 21. А.с.1. A.s. 1294482. USSR MKI V23V 1/00. Method of mechanical processing of non-rigid parts / O.I. Drachev, G.G. Palagnyuk, V.K. Mazur (USSR). - No. 3840927/25-08, application. 10.01.85; publ. 07.030.87, Bull. No. 5. - 5 s. 21. A.s.

2. А.с. 1220731 СССР МКИ В23Q15/00. Способ автоматического управления процессами обработки не жестких деталей / Д.А. Расторгуев, О.И. Драчев, А.В. Бобровский (СССР). - №.3743143/25-08, заявл. 23.05.1984; опубл. 30.03.1986, Бюл. №. - 3с.2. A.s. 1220731 USSR MKI V23Q15/00. Method for automatic control of processing processes of non-rigid parts / D.A. Rastorguev, O.I. Drachev, A.V. Bobrovsky (USSR). - No. 3743143/25-08, application. 05/23/1984; publ. 03/30/1986, Bulletin. No. - 3s.

Claims (1)

Способ токарной обработки маложесткой длинномерной осесимметричной заготовки детали, включающий установку заготовки между передним сферическим центром и задним рифленым центром с фиксацией ее осевых перемещений, базирование заготовки по наружному диаметру в самоцентрирующихся люнетах, расположенных по ее длине, при этом два крайних самоцентрирующихся люнета выполнены с возможностью работы в режиме жестких опор во время всей обработки, а промежуточные люнеты выполнены с возможностью работы либо в режиме демпфирования, либо в режиме жестких опор, и осуществление обработки с заданными режимами посредством режущего инструмента, отличающийся тем, что после упомянутого базирования заготовки осуществляют определение кривизны ее оси посредством поворота заготовки на один оборот и определения при этом величины начальной деформации по длине заготовки посредством измерения перемещений штоков промежуточных самоцентрирующихся люнетов, работающих в режиме демпфирования, определяют плоскость максимальных деформаций и поворачивают заготовку до совмещения плоскости с максимальной выпуклостью с плоскостью размещения режущего инструмента, при этом переключают промежуточные самоцентрирующиеся люнеты в режим жестких опор с обеспечением прямолинейности оси заготовки, причем величину силы строгания задают в функции измеренной величины деформации по длине детали, а режимами резания автоматически варьируют так, чтобы величины прогибов оси по длине заготовки при резании были равны величинам измеренных прогибов по длине заготовки, при этом для обработки используют режущий инструмент в виде резца с рабочим профилем, выполненным по радиусу, величина которого меньше радиуса обрабатываемой заготовки на половину глубины резания, а ширина съема металла равна 30°, окончательную геометрическую форму детали формируют проходным резцом на том же токарном станке с рассчитанными режимами резания для токарных операций.A method for turning a low-rigid long axisymmetric workpiece of a part, including installing the workpiece between the front spherical center and the rear grooved center with fixation of its axial movements, basing the workpiece along the outer diameter in self-centering steady rests located along its length, while the two outer self-centering steady rests are designed to operate in the mode of rigid supports during the entire processing, and the intermediate rests are configured to operate either in the damping mode or in the mode of rigid supports, and processing with specified modes is carried out using a cutting tool, characterized in that after the mentioned basing of the workpiece, the curvature of its axis is determined by rotating the workpiece one revolution and determining the magnitude of the initial deformation along the length of the workpiece by measuring the movements of the rods of intermediate self-centering steady rests operating in the damping mode, the plane of maximum deformations is determined and the workpiece is rotated until the plane with the maximum convexity aligns with the plane of placement of the cutting tool, while intermediate self-centering steady rests are switched to the mode of rigid supports, ensuring the straightness of the workpiece axis, and the magnitude of the planing force is set as a function of the measured amount of deformation along the length of the part, and the cutting modes are automatically varied so that the values of axis deflections along the length of the workpiece during cutting are equal to the values of the measured deflections along length of the workpiece, while for processing they use a cutting tool in the form of a cutter with a working profile made along a radius, the value of which is less than the radius of the workpiece being processed by half the cutting depth, and the metal removal width is 30°, the final geometric shape of the part is formed with a through cutter on the same lathe with calculated cutting conditions for turning operations.
RU2022105423A 2022-03-01 Method for turning a low-rigid long-length axisymmetric workpiece RU2805022C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022105423A RU2022105423A (en) 2023-09-01
RU2805022C2 true RU2805022C2 (en) 2023-10-10

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1220731A1 (en) * 1984-05-23 1986-03-30 Тольяттинский политехнический институт Method of automatic control of machining nonrigid parts
SU1294482A1 (en) * 1985-01-10 1987-03-07 Тольяттинское Производственное Объединение "Азотреммаш" Method of machining non-rigid parts
JP2004261935A (en) * 2003-03-03 2004-09-24 Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd Lathe provided with steady rest device for work
RU2246380C1 (en) * 2003-05-12 2005-02-20 Тольяттинский государственный университет Bodies of revolution working method
RU2492030C1 (en) * 2012-02-21 2013-09-10 Олег Иванович Драчев Method of processing solids of revolution
RU2494840C1 (en) * 2012-02-21 2013-10-10 Олег Иванович Драчев Lathe
RU2749853C1 (en) * 2020-08-12 2021-06-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for processing workpiece to obtain stepped shaft with length to diameter ratio of more than 10

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1220731A1 (en) * 1984-05-23 1986-03-30 Тольяттинский политехнический институт Method of automatic control of machining nonrigid parts
SU1294482A1 (en) * 1985-01-10 1987-03-07 Тольяттинское Производственное Объединение "Азотреммаш" Method of machining non-rigid parts
JP2004261935A (en) * 2003-03-03 2004-09-24 Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd Lathe provided with steady rest device for work
RU2246380C1 (en) * 2003-05-12 2005-02-20 Тольяттинский государственный университет Bodies of revolution working method
RU2492030C1 (en) * 2012-02-21 2013-09-10 Олег Иванович Драчев Method of processing solids of revolution
RU2494840C1 (en) * 2012-02-21 2013-10-10 Олег Иванович Драчев Lathe
RU2749853C1 (en) * 2020-08-12 2021-06-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for processing workpiece to obtain stepped shaft with length to diameter ratio of more than 10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9229442B2 (en) In-process compensation of machining operation and machine arrangement
US8020293B2 (en) Method for machining the bearing seats of the main and rod bearings of crankshafts
CN1046881C (en) Process for hard-rolling a component
US6568096B1 (en) Device and method for measuring shape deviations of a cylindrical workpiece and correcting steadying element and correcting follower for use therewith
US6666061B2 (en) Apparatus for deep rolling of recesses and radii of crankshaft journal bearings
US20030120374A1 (en) Method for Producing a Bore
CN109439885A (en) A kind of ultrasonic impact device
CN108857280B (en) Sample piece machining method for visually detecting thermal error of horizontal lathe
RU2805022C2 (en) Method for turning a low-rigid long-length axisymmetric workpiece
CN107443026A (en) Vibration pendulum mirror processing method
CN112570745A (en) Self-centering four-jaw linkage chuck soft jaw device and machining method
CN116922121A (en) Automatic flexible cylinder clamp and application thereof
CN110744560B (en) Steel casting surface robot cutting device meeting NDT flaw detection requirement
RU2777322C1 (en) Device for removing residual stresses in parts
RU2022105423A (en) Method for stabilizing the axis of long, axisymmetric, low-rigid parts
RU2021098C1 (en) Method of machining of flexible shafts
CN116422921A (en) Method for precisely controlling breaking position and frequency of metal chip
RU221933U1 (en) Device for hardening threaded surfaces by rolling
SU802004A1 (en) Method of superfinishing the surfaces of bodies of revolution
RU2246380C1 (en) Bodies of revolution working method
KR102696720B1 (en) Operation control method to set the machining accuracy of the honing machine
JP2019076961A (en) Grinding machine and grinding method
RU2612877C1 (en) Method for processing rotating bodies
Patil et al. Design and Development of Honing Tool
SU1102666A1 (en) Tool for machining an internal surface in part having a cylindrical guiding bore