SU1393548A1 - Способ обработки сложных поверхностей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов резанием и может быть использовано при фрезеровании сложных криволинейных поверхностей на трех- координатных станках с числовым программным управлением. Цель изобретени  - повьшение производительности и качества обработки. Обработку ведут фрезой со сферической режущей кромкой. Обработку начинают с центральной части поверхности и перемещают к периферии замкнутыми строчка - ми, эквидистантными граничному контуру поверхности. Шаг между строчками определ ют по зависимости

Description

(R-S)T|(K cosci.-cosp )cos + (cosc6+Kcos/5):(K совы, -cos p )+(cosoi+K cos/i) .

где о - допустима  высота микронеровностей шероховатости; R - радиус сферической режущей кромки фрезы; К - угловой коэффициент, определ ющий направление движени  фрезы; cosoi, cosp, cosy - направл ющие косинусы вектора нормали в точке касани  фрезы и обрабатываемой поверхности . Така  схема формообразовани  предусматривает более рациональную схему перемещени  инструмента и обеспечивает достижение равномерной шероховатости на всей обработанной поверхности . 5 ил.

(Л

Изобретение относитс  к обработке металлов резанием и может быть использовано при фрезеровании сложных криволинейных поверхностей на трехкоординатных станках с числовым программным управлением.

Цель изобретени  - повышение производительности и качества обработки за счет более рациональной схемы пе- ремещени  инструмента и обеспечени  более равномерной шероховатости на всей обработанной поверхности.

На фиг. 1 представлены положени  фрезы на двух соседних проходах, при которых на поверхности образуетс  гребешок с высотой о ; на фиг.2- два сечени  поверхности вращени  фрезы на двух соседних проходах секущей плоскостью, отсто щей от об- работанной поверхности на рассто нии S ; на фиг. 3 - сечение поверхности вращени  фрезы секущей плоскостью, на котором рассто ние между точками А и В определ ет величину шага S отно сительно заданного направлени  движени  фрезы; на фиг. 4 - положени  фрезы в процессе обработки сферической поверхности по траектори м с переменным шагом S; на фиг. 5 - паутинооб- разна  схема перемещени  фрезы в плановой проекции при обработке сферической поверхности.

Обработку поверхности начинают с ее центральной части путем переме- щени  фрезы 1 по замкнутой траектории эквидистантной граничному контуру 2 поверхности (фиг. 5). Рассто ние между наиболее удаленными опорными точками на этой траектории определ ют из услови  обеспечени  заданного параметра шероховатости S. В общем случае перемещение центра фрезы на каждом проходе осуществл етс  по пр мым, проход щим через опорные точки на тра- ектории, которые определ ют из услови  необходимой точности формообразовани . Так на фиг. 5 движение инструмента начинают с точки 3. Учитыва , что обрабатываема  поверхность сферическа , перемещение фрезы на первом проходе выполн ют по круговой траектории радиусом г с возвратом в опорную точку 3. Первый проход выполн ют на подаче врезани . Затем на этой же подаче фрезу перемещают по нормали к первому проходу на величину S,, определ емую по формуле, выведенной ниже, в которой значени  направл ющих коси

S 0 5 о

5 0 5 д 5

нусов берут дл  точки касани  фрезы с поверхностью (точка 3), а величина углового коэффициента К соответствует направлению касательной в точке 3 к траектории первого прохода.

Таким образом, опорна  точка 4 соответствует положению фрезы, при котором фреза касаетс  поверхности детали, а центр фрезы отстоит от точки 3 на рассто нии S,. От точки 4 на рабочей подаче выполн ют перемещение фрезы по дуге окружности радиусом (г + 84) с возвратом в точку 4. От точки 4 на подаче врезани  фрезу перемещают в точку 5, отсто щую от точки 4 на рассто нии S (при этом направл ющие косинусы в формуле берут уже дл  точки 4, а значение коэффициента К соответствует направлению касательной в точке 4 к траектории второго прохода). Соответствующее смещение фрезы по координате i. в точке 5 осуществл ют из услови  касани  режущей кромки фрезы обработанной поверхности. От точки 5 движение фрезы выполн ют на рабочей подаче по дуге окружности радиусом (г + S + + S) с возвратом в точку 5.

Аналогично выполн ют рабочие перемещени  фрезы через последующие опорные точки.

При обработке сферической поверхности все проходы- фрезы эквидистантны один другому. В общем случае при обработке поверхности с разной кривизной в различных направлени х проходы фрезы не будут эквидистантными. В этом случае на каждом проходе выдел ют промежуточные опорные точки из услови  необходимой точности обработки и в каждой i-й опорной точке определ ют свою величину смещени  по формуле.

Формула выводитс  из предположени , что можно пренебречь соотношением радиуса режущей кромки фрезы и радиуса кривизны обрабатываемой поверхности (на практике радиус кривизны обрабатываемой поверхности обычно значительно превышает радиус режущей кромки фрезы) и изменением угла наклона вектора нормали к обрабатьшаемой поверхности на участке, соизмеримом с величиной шага.

Исход  из этого, величину шага S можно определить из анализа построений , выполненных на фиг. 1-3. Пусть фреза на двух соседних проходах занимает положение, при котором ее сферическа  кромка, пересека сь, образует на поверхности гребешок высоты S (фиг. 1). Проведем через вершину гре- бешка секущую плоскость Р параллельно плоскости, касающейс  обработанной поверхности. Плоскость Р пересекает поверхность вращени  фрезы по замкнутой кривой,  вл ющейс  окружностью радиуса р -JS(2R - S ) , котора  (фиг. 2) представл ет собой эллипс с большой полуосью а -J(2R - J ) и малой полуосью b -J 5 (2R )г) ( jf - угол, составл емый вектором нормали N к обработанной поверхности с вертикалью).

Вершина гребешка (точка В, фиг.1)  вл етс  точкой касани  двух эллиптических сечений, соответствующих двум положени м фрезы на соседних проходах , и величина шага дл  показанных положений фрезы равна рассто нию между центрами эллипсов, так как конфигураци  двух эллипсов одинакова, то рассто ние между центрами эллипсов равно ширине эллипса по малой оси (рассто ние между точками А и В).

Пусть направление нормали N к обработанной поверхности в точке каса- ни  фрезы характеризуетс  значени ми направл ющих косинусов cosd, cosjb, cosV. Взаимосв зь между значени ми направл ющих косинусов и сферическими координатами выражаетс  известными соотношени ми

coso6 coscf siny ; (1) cos 3 sincf siny ; (2)

где qi - угол между проекцией вектора нормали и положительным направлением оси X. Поделив почленно второе равенство на первое, определ ем направление, характеризующее взаимное положение фрезы на двух соседних проходах в системе координат станка (под углом tp ориентирована мала  ось эллипса)

cosP

S (3)

Если направление движени  фрезы составл ет угол ( с положительным направлением оси X (фиг. 3), то угловой коэффициент равен К tgV.

Введем в рассмотрение местную систему координат XOY в эллиптическом сечении, составл ющую угол Cf ci. станочной системой координат. В этой системе координат уравнение эллипса имеет вид

X

Ь2 а

Направление движени  стной системе координат етс  углом V-tf . По формуле тригонометрии

Kltg5 1+tgV tg( l+Ktg

(4)

В общем случае величина шага фрезы определ етс  рассто нием между экстремальными точками в сечении фрезы относительно направлени  ее движени .

Из уравнени  эллипса

-ь

Ь2 - X

(5)

Продифференцируем это выражение, приравн ем его значению tg ; и решим полученное уравнение относительно координаты X

X

(6)

Ь.

Подставл   это значение в ство (4), определ ем координату Y

Y

4a2Tb2tg

(7)

Равенства (6) и (7) определ ют значени  экстремальных точек в сечении поверхности вращени  фрезы плоскостью Р относительно направлени  движени  инструмента, Рас то ние от точки с координатами X, Y о пр мой, проход щей через центр эллипса с угловым коэффициентом К, определ етс  как результат подстановки этих координат в нормированное уравнение пр мой Y X tg А

Y

d

+Г

(8)

Так как при положительном 5Q НИИ tgl( значени  координат X и Y имеют разные знаки, а при отрицательном значении tg A оба слагаемых левой части также отрицательны, то при подстановке значений X и Y оба слагаемых считаютс  положительными. Кроме

55

того, учитыва , что в местной системе координат эллиптическа  крива  симметрична, то величина шага равна S 2 d.

С учетом этих замечаний после подстановки формул (3), (А), (6) и (7) в равенство (8) и выполнени  соответствующих преобразований получаем еле- дующую формулу

(2R-S) «

-I

(К cosei- cosp) cos ii4-(coso6- -K cosfi) (К cosft-cosp) +cosei+K cos/i)

де S S-R - К шаг между строчками; допустима  высота микронеровностей шероховатости; радиус сферической режущей кромки фреэы;

угловой коэффициент,определ ющий направление движени  фpeзы

направл ющие косинусы вектора в точке касани  фрезы и обрабатываемой поверхности.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ обработки сложных поверхностей фрезой со сферической режущей кромф /г .

   кой, которой сообщают перемещение по трем координатам, о тличающий- с   тем, что, с целью повышени  производительности и качества обработки, последнюю осуществл ют при перемещении фрезы от центральной части поверхности к периферии замкнутыми строчка- . ми, эквидистантными граничному контуру поверхности, при этом шаг между строчками определ ют по зависимости

   (2R-S) X

   15

   (К cosoL-cosP) cos y + (cosi/+K cos) (к cosoi-cos/i)2 + (coso;.+K cos/i)2

   где S

   8

   шаг между строчкамиJ допустима  высота микронеровностей шероховатости; R - радиус сферической режущей

   кромки фреэы;

   К - угловой коэффициент, определ ющий направление движени  фрезы;

   cosc, cos р

   cos у - направл ющие косинусы вектора нормали в точке касани  фрезы и обрабатываемой поверхности.

   (риг.г

   сриг.з

   X //

   x

   x

   tptn.