SU1759564A1 - Устройство дл обработки асферических поверхностей точением - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано при по уие- нии оптических поверхностей на материалах, поддающихс  сверхточной обработке резанием. Резец 3 в резцедержателе 4 движетс  по траектории, представл ющей окружность, центр которой также движетс  по окружности со скоростью Sy, центр которой лежит на пересечении осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей. При этом резцу 3 сообщают поступательное перемещение, согласованное с его вращени ми 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано при получе- нии оптических поверхностей на материалах, поддающихс  сверхточной обработке резанием

Известно устройство дл  обработки сферических поверхностей, содержащее поворотный стол, платформу дл  закреплени  детали, шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом, выполненный с возможностью наклона в плоскости, проход щей через оси вращени  шпиндел  и поворота стола, у которого платформа дл  закреплени  детали расположена вне оси поворота стола и выполнена с возможностью наклона в плоскости, проход щей через эту ось (см. а.с Ns 659288 СССР в БИ № 16 за 1979).

Недостатком устройства  вл етс  отсутствие возможности обрабатывать асферические поверхности

Наиболее близким по своей технической сущности  вл етс  устройство, реализующее способ токарной обработки асферических поверхностей, содержащее станину с шпинделем дл  закреплени  детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем , установленным под углом к оси шпиндел  дл  закреплени  детали. При этом в устройстве инструментальный шпиндель снабжен исполнительным механизмом , один конец которого соединен с резцедержателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота дл  ориентации рсзцедержг. тел  вдоль оси шпиндел  дл  закреплени  детали (см. а.с. № 1103947 СССР в БИ N 27 за 1984 г.).

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что по мере приближени  резца от периферии к центру мен ютс  углы и скорость резани . При этом риски из-под р°зца на обрабатываемой поверхности предстагл  xj

ел о ел

О Јь

:от из себ  пересекающиес  в центре линии, з не линии, близкие к эквидистантным, что обеспечивает посто нную шарику снимаемой при каждом обороте резца стружки. Кроме того, отсутствует возможности обработки поверхностей в виде эллиптических гиперболоидов,

Цель изобретени  - повышение качества поверхностного сло  обработанной детали за счет обеспечени  рисок от резца в виде эквидистантных линий и расширение технологических возможностей за счет обеспечени  обработки поверхностей в ам- де эллиптических гиперболоидов,

Дл  этого в устройстве дл  обработки асферических поверхностей точением, содержащем станину с рабочим шпинделем дл  закреплений детали, инструментальный шпиндель с резцедержателем и исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота, при этом инструментальный шпиндель соединен со станм- ной, перпендикул рной его оси, и установленной на станине с возможностью вращени  через центр, проход щий через ось рабочего шпиндел , причем резцедержатель с инструментальным шпинделем с возможностью вращени  в плоскости проход щей через центр вращени  штанги устройства , а исполнительный механизм служит дл  регулировани  рассто ни  между осью инструментального шпиндел  до центра резцедержател .

На фиг, 1 изображена схема обработки асферических поверхностей в плоскости, проход щей через оси шпиндел  издели  и инструментального шпиндел ; на фиг. 2 - то же, в пространственной системе координат; на фиг. 3 - устройство дл  обработка асферических поверхностей; на фиг. 4 -.то же, вид сверху.

На фиг. 1-4 горизонтальна  стрелка с обозначением Д соответствует поступательному перемещению режущего инструмента , кругова  стрелка с обозначением S соответствует направлению круговой подачи инструментального шпиндел  величиной S, кругова  стрелка с обозначением S(p соответствует направлению круговой подачи оси инструментального шпиндел 

величиной S

РУстройство (фиг. 3-4) состоит из шпиндел  1 издели , инструментального шпиндел  2, режущего инструмента 3, резцедержател  А, обрабатываемой детали 5, станины станка 6, исполнительного механизма 7, ручного привода 8, штанги 9, привод поворота 10 штанги 9,

При этом на станине 6 размещены шпиндель издели  с укрепленной деталью

5, привод поворота 10, ось которого соединена со штангой 9. На окончании штанги 9 укреплен инструментальный шпиндель 2 таким образом, чтобы его ось была перпенди- кул рна штанге 9 и лежала в одной

плоскости с ней. Инструментальный шпиндель 2 имеет резцедержатель 4 с режущим инструментом 3, исполнительный механизм 7, ручной привод 8. Кроме того, в механизме 7 установлен двигатель малых перемещенкй (не показан), например пьезоэлектрический , который соединен с размещенным в направл ющей исполнительного механизма 7 резцедержателем 4 дл  закреплени  режущего инструмента 3, а исполнительный

механизм 7 имеет возможность изменени  параметра счет поворота его от привода 8. При этом привод поворота 10 обеспечивает поворот инструментального шпиндели 2 так, чтобы поворот проходил в

плоскости, проход щей через оси рабочего шпиндел .

Устройство работает следующим образом .

Шпиндель 1 фиксируют и закрепл ют на

KSM деталь 5. Штангу 9 устанавливают на расчетный начальный угол р. На резцедержателе 4 устанавливают режущий инструмент 3 и приводом 8 настраивают на инструментальном шпинделе 2 исполнительный механизм 7. После указанных настроек инструментальному шпинделю сообщают круговую подачу S, а штанге 9 сообщают круговую подачу S ю . Согласованное с подачами S и S tn поступательное

0 перемещение А сообщают резцу 3. После гсго как резец 3 выйдет из контакт с деталью 5, работа устройства заканчиваетс .

Дл  токарной обработки асферических поверхностей симметричных относительно оси 4, а именно эллиптических параболоидов , необходимо, чтобы оси шпиндел  дл  закреплени  детали 5 и инструментального шпиндел  2 располагались в одной плоскости ZOY и устанавливались по отношению друг к другу перед началом обработки на расчетный угол . который определ етс  величиной большей оси (а) формиру- емого на обрабатываемой поверхности

детали 5 эллипса

arccos

Q

р 90°-Ј.

где R,c длина отрезка от точки А до точки N; R - длина отрезка от точки А до точки С (см. фиг. 1-2). Величина R.t определ етс  величиной меньшей оси (Ь) эллипса, формируемого на обрабатываемой поверхности детали 5, а именно

поверхностью принимаетс  поверхность, имеюща  общие диаметрально противоположные точки контакта с внешним диаметром асферической поверхности, 5В выбранной на фиг. 1 и 2 системе координат эллиптический параболоид выражаетс  следующим уравнением

h R.J R - - Hu |2

где h - наибольша  глубина асферической поверхности от торца детали 5.

Режущий инструмент 3 с резцедержателем 4 установлен на инструментальном шпинделе 2 так, что направление его поступательного перемещени  перпендикул рно оси инструментального шпиндел  2. При этом резцедержатель 4 вместе с режущим инструментом 3 совершает вращение относительно оси инструментального шпиндел  2 в плоскости, через которую проходит штанга 9,  вл юща с  радиусом вращени  R инструментального шпиндел  2 в плоскости осей инструментального и рабочего шпинделей относительно оси, пересекающей ось рабочего шпиндел  1. Шпиндель 1, несущий обрабатываемую деталь 5, фиксируют , что исключает вс кое его перемещение , инструментальному шпинделю 2 сообщают круговые подачи S и З соответ- ствующие вращению инструмента 3 в плоскости , перпендикул рной оси инструментального шпиндел  2, и вращению последнего в плоскости осей рабочего и инструментального шпинделей. Режущему инструменту 3 сообщают согласованное с круговыми подачами S и S ю поступательное перемещение А.

Величины круговых подач S и S / режущего инструмента 3 определ ют исход  из расчетных режимов резани , а поступательное перемещение режущего инструмента А наход т из параметров асферической поверхности.

Например, дл  обработки эллиптического параболлоида, имеющего в сечени х плоскостей, параллельных плоскости zoy, параболы г - ау, в сечени х плоскостей, параллельных плоскости zox, параболы х by, перемещение А, как функци  от круговых подач S и S (п , равное отклонению между поверхностью ближайшей сферической поверхности от асферической в плоскости , проход щей через точки С и N и перпендикул рной оси инструментального шпиндел  2 (см, фиг. 1 и 2), легко определ етс  по геометрическим формулам. Под ближайшей к асферической сферической

10

,2

+

П)

Нормальное уравнение плоскости, проход щей через точки N и С, перпендикул рной оси инструментального шпиндел  2 и вращающейс  относительной пр мой параллельной оси ОХ и проход щей через точку С со скоростью 5ф , имеет вид (см. М.Я.Выгодский. Справочник по высшей ма- тематике. М., Наука, 19.75)

у +ZCQS Sy,t (RU + R)sin ,

(2)

лини  пересечени  поверхностей (1) и (2)

даст траекторию, которую должен описывать резец 3, а именно

ysin S т т + z cos S ф - (Ru + R) Sin t l- + --(y-h)

-0.

Если положить, что резец не совершает поступательного перемещени , а его вершина находитс  в точке N, тогда точка N находитс  на поверхности, описываемой уравнением

(R +Ru)sinStf -(R +Ru)COsSt 2 RU. (4)

При этом считаетс , что М совпадает с центром резцедержател  4, т.е. точкой N, в момент , когда штанга 9 находитс  в крайнем верхнем или нижнем положении (см. фиг. 1-2).

Лини  пересечени  поверхностей (2) (4) дает траекторию, которую должен описать резец 3 при отсутствии перемещени  А,

а именно

{х2 - у - (R + Ru ) sin + z + (R т Ru ) cosStj2 - Ru2}- ysln +

+ zcosS,pt-(Ru+ R )sin 0 (5)

Величина перемещени  А есть отрсок, отсекаемый кривыми (3) и (5) от луча, проход щего через ось симметрии резца и имеющего уравнение пр мой, проход щей через точки С и N

% Y - h + Ru + R

Ru cos S t Ru sin S t - R sin

1

R cos S(pi

Пересечение пр мой (6) с (5) и (3) даст две точки, рассто ние между которыми равно необходимому перемещению А резца 3 дл  конкретных величин углов поворота оси инструментального шпиндел  2 и штанги 9. При этом во внимание должны быть прин ты только те точки, у которых у h.

Аналогично рассчитываетс  А и дл  других видов поверхностей, образующих асферические поверхности. В этом случае следы после резца образуют на обработанной поверхности близкие к эквидистантным линии, а ширина снимаемой при каждом проходе резца стружки примерно посто нна . Все это способствует снижению уровн  шероховатости и повышению точности обработки .

Согласованное с S и Sp перемещение А резца 3 предварительно табулируетс  с необходимой точностью, после этого заноситс  с пульта запоминающее устройство (не показано), которое с необходимой частотой выдает сигналы на исполнительный механизм.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  обработки асферических поверхностей точением, содержащее станину со шпинделем издели  и инструментальным шпинделем с резцедержателем , установленным под углом к оси рабочего шпиндел , и исполнительный механизм , один конец которого соединен с резцедержателем, а другой установлен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота и предназначен дл  ориентации резцедержател  вдоль оси шпиндел  издели , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества обработки за счет расположени  рисок от резца в виде эквидистантных линий, инструментальный шпиндель установлен на станине с возможностью вращени  в плоскости, проход щей через ось шпиндел  издели  и точки пересечени  осей шпиндел  издели  и инструментального шпиндел .

   Й/Л/

   PUrЈ

   Фиг.З

   V ч

   Фие.4