SU588708A1 - Способ расточки глубоких отверстий - Google Patents

Description

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем что с целью направлени  оси отверсти  по дуге винтовой линии, приближенно замен ющей малый отрезок дуги пространственной кривой, перемещени  резцу сообщают с коэффициентом переменности амплитуды, равным единице, и с посто нной периодичностью в соответствии с радиусом огибаемого винтовой линией цилиндра и углом ее наклона .

Изобретение относитс  к области механической обработки и может быть использовано при расточке глубоких отверстий с криволинейной осью.

Методы и устройства дл  обработки глубоких отверстий с управлением направлением оси отверсти  мало известны . Известен способ расточки глубоких отверстий, которым обеспечиваетс  расточка пр молинейных отверстий с коррекцией направлени  обрабатываемой поверхности TliJ. Способ основан на том, что с целью осуществлени  коррекции оси отверсти  в любом направлении с сохранением круговой ее формы, резцу сообщают поперечные перемещени  в основной плоскости, непрерывно измен ющиес  по мере поворота обрабатьюаемой детали.

Величина этих перемещений пропорциональна проекции на основную плоскость смещени  центра сеченк , в котором в данный момент происходит резание, от заданного направлени  оси отверсти , а направление этих смещений принимаетс  противоположным указанной проекции. Описанным способом обеспечиваетс  смещение обрабатываемой поверхности в радиальном направлении за один оборот обрабатываемой детали на величину, определ емзпо коэффициентом коррекции, допуском на диаметр растачиваемого отверсти , продольной подачей инструмента за один оборот заготовки, углом отклонени  сечени , в котором в данный момент происходит резание, от перпендикул ра к геометрической оси вращени .

Указанный способ имеет ограниченную область применени , обеспечива  расточку отверстий с пр молинейной осью.

Целью изобретени   вл етс  осуществление обработки отверстий с осью заданной формы в виде пространственной кривой, как в услови х вращени  обрабатываемой детали или инструмента , так и при одновременном их вращении.

Цель достигаетс  техническим решением, представл ющим собой новьй способ обработки глубоких отверстий , осуществление которого обусловливаетс  тем, что поперечные перемещени  резца выполн ют переменными по амплитуде и несинхронными к относительному вращению обрабатываемой детали в соответствии с кривизной и кручением кривой. Дл  придани  оси отверсти  заданной кривизны перемещени  резцу сообщают с амплитудой, равной по величине

-Р

где S - продольна  подача инструмента за один оборот относительного вращени  заготовки р - радиус-вектор точки кривой в плоскости, перпендикул рной геометрической оси вращени  заготовки; I, - рассто ние от вершины резца до внешней опоры расточной оправки;

(коэффициент переменности амплитуды.

Дл  обеспечени  требуемого кручени  оси отверсти  перемещени  инструменту сообщают несинхронными к относительному вращению обрабатываемой детали с периодичностью, отличающейс  от оборотов относительного ее вращени , на величину

Ч/

2Jtf где h - число относительных оборотов заготовки; fS - угол наклона проекции кривой на плоскость осевого сечени  заготовки к геометрической оси ее вращени , С целью направлени  оси отверсти  по дуге винтовой линии, приближенно замен ющей малый отрезок дуги пространственной кривой, перемещени  резцу сообщают с коэффициентом переменности амплитуды, равным единице, и с посто нной периодичностью в соответствии с радиусом огибаемого винто вой линией цилиндра и углом ее наклона . На фиг. 1 изображена схема расточки отверсти  при направлении инструмента по обрабатываемому отверстию , смещенному с геометрической оси относительного вращени  обрабатываемой детали; на фиг. 2 - цилиндрическа  обрабатываема  деталь с продольным отверстием, ось которого выполнена в виде цилиндрической винтовой линии, переход щей в коническую винтовую линию (деталь условно изображе; -1 прозрачной); на фиг. 3 вид А на фиг. 2; на фиг. 4, 5 и 6 -г поперечные разрезы обрабатываемой детали; на фиг. 7 - вид И на фиг. 2 на фиг. 8 - деталь в период расточки участка отверсти  с осью в виде цилиндрической винтовой линии, продольный разрез; на фиг. 9 - разрез К-К на фиг. В. В изображенном на фиг. 1 изделии 1 обрабатываемый участок отверсти  показан смещенным на рассто ние р с геометрической осиОО вращени  обробатываемой детали. Расточна  .головка 2, несуща  резец 3, направл етс  по поверхности отверсти  опорными планками 4. Поперечные смещени резца в основной плоскости, непреры но измен ющиес  по мере поворота обрабатываемой детали, осуществл ют , с  с помощью механизма, расположенного в .расточной головке 2, а привод 5 периодичности его срабатывани  установлен на стеблевой бабке станка 6. Дл  обеспечени  требуемого смещени  инструмента с геометрической оси вращени  детали соединение штанги 7 расточной оправки с .бабкой 6 осуществл етс  с помощью :Шарнира 8. Управление приводом 5 Периодичности смещени  резца осуществл етс  с помощью программно-регулирующего устройства 9. Дл  регулировани  величины сообщаемых смещений привод 5 снабжен дополнительным механизмом 10, управл емым блоком 11 программно-регулирующего устройства. Нетрудно видеть, что при сохранении смещени  оси растачиваемого отверсти  на рассто нии р от геометрической оси 00 относительного вращени  обрабатьшаёмой детали через один ее оборот при подаче S мм/об вершина резца из положени  1 должна сместитьс  в положение 11. Дп  обеспечени  расточки параллельно оси 00 , чтобы резец сместилс  в положение 111, расточную головку необходимо сместить на величину с f мм (1) Как известно, смещение обрабатываемой поверхности относительно участка отверсти , по которому направл етс  инструментальна  головка, осуществл етс  поперечными перемещени ми резца, непрерьшно измен ющимис  по мере поворота детали. Амплитуда этих колебаний в общем виде запишетс , как I (2) где К 0 - коэффициент переменности амплитуды, принимаемый равным единице в случае . сохранени  величины удалени  оси растачиваемого отверсти  от геометрической , у оси вращени  детали; - при необходимости увеличени  этого рассто ни  и - в случае его уменьшени . Направление отверсти  по спирали обеспечиваетс  за счет несинхронности сообщаемых резцу поперечных перемещений к относительному вращению обрабатываемой детали. Если перемещени  резцу будут сообщатьс  чаще, с опережением вращени  детали, то спираль будет направлена в сторону, противоположную направлению вращени  детали, и наоборот, при отставании перемещений резца - в сторону, совпадающую с направлением вращени  детали, Примем во внимание, что опереже1ние или отставание перемещений резua от относительных оборотов обрабдтываемойЦеталн за один оборот последней при угле наклона /5 - (пр екции кривой на плоскость осевого сечени  обрабатываемой детали к геометрической оси ее. вращени ) составит в дол х этого оборота Следовательно, разность в периодичности перемещений резца и относи тельнБк оборотов обрабатываемой детали составит где знак плюс принимаетс  дл  нап- равлени  спирали в сторону, противо положную направлению относительного вращени  детали, и минус - в сторон ее вращени . Изменением периодичности перемещений резца в основной плоскости от носительно вращени  обрабатьгеаемой детали (их опережением или отставан ем) обеспечиваетс  регулированием величины угла наклона. спирали (Ь , а вместе с тем и ее кручение. Изменением величины сообщаемых резцу поперечных смещений регулируетс  кри1 кривизна визна оси. При К 1 кривизна увеличиваетс , уменьшаетс . Пример конкретного применени  способа - обработка представленной на фиг. 2 детали с продольным отвер тием, ось которого имеет криволинейную форму (условно считаетс  деталь прозрачной, что позвол ет видеть форму отверсти ). При этом под осью отверсти  понимаем геометричес кое место центров сечений отверсти перпендикул рных Ъси детали 00 В правой части детали ось отверсти  вьтолнена в виде цилиндрической винтовой линии - 1 - l - 2 - 2 - 3, огибающей направл ющий цилиндр диаметром 2р, обозначенный так же и на фиг. 3, 4 и 5. При этом участки внутренней поверхности, предельно приближенные к оси детали, размещаютс  на поверхности направл ющего цилиндра диаметром 2г (см. фиг. 2), четко очерчивающегос  .на видах на деталь с ее торцов по фиг.З и 7. В левой части детали ось отверсти  выполнена в виде конической винтовой линии 3-3 - 4 - 4 - 5, в которую цилиндрическа  спираль оси правой части отверсти  плавно переходит в сечении 3. Левее этого сечени  3 ось отверсти  плавно приближаетс  к оси детали 00 (см.фиг.6 и 7) и предельно приближенные к оси 00 участки внутренней поверхности (на фиг. 7 вид слева) проектируютс  в плоскую спираль, вписанную в кольцевой просвет между контуром отверсти  и окружностью направл ющего цилиндра диаметром 2г.. правой стороны отверсти . Следует отметить, что дл  облегчени  обработки отверсти  рассмотренного вида перед его растачиванием целесообразно предварительно просверлить в заготовке осевое отверстие диаметром 2h. Если шаг винтовой линии (оси отверсти ) прин ть посто нным, то обработка отверсти  по всей длине должна производитьс  в посто нной периодичностью перемещений резца, поскольку в формуле (3( отношение 2J р равно шагу винтовой линии. При обработке отверсти  на правой стороне детали на участках оси отверсти  1-l - ... 3 размах колебаний резца С( посто нен и коэффициент переменности амплитуды KQJ 1; кривизна и кручение кривой (оси отверсти ) посто нны . При обработке левой части отверсти  необходимо непрерывно измен ть размах колебаний резца сх и за счет непрерывного изменени  радиуса кривизны р , и за счет изменени  коэффициента переменности амплитуды К, который будет измен тьс , остава сь по величине большим единицы ( К,., при этом кривизна и кручение кривой непрерывно измен ютс . Обработка участка с отверстием, имеющим ось в виде цилиндрической винтовой линии, показана на фиг. 8 и 9 (обозначени  деталей прин ты по фиг. 1). На фиг. 8 показана часть отверсти  с участками, ось которых означена на фиг. 2 через 1 - 2 и 2 - 3 и имеет угол наклона винтовой линии jb , Как показано на фиг. 9 при радиусе г направл ющего цилиндра, огибаемого осью - винтовой линией, свободное размещение ufraHTH 7 расточной .оправки в отверс тии обеспечиваетс  при перекрытии спиральных витков направл ющим отверстием с радиусом г , где d - диаметр штанги расточной оправки. Поскольку все приведенные выше выводы рассмотрены применительно к относительному вращению обрабатывае мой детали, то данный способ применим и к услови м вращени  детали или инструмента, а также и к уелови м их одновременного вращени . Пример 1. Рассмотрим расче режимов обработки детали, изображенной на фиг. 2. Растачивание правой части отверс ти  с осью в виде цилиндрической винтовой линии. Примем следующие услови  обработ ки: диаметр обрабатываемого отверсти  200 мм; диаметр направл ющего цилиндра, огибаемого винтовой линией (осью отверсти ), 2р 2Г 60 мм, угол наклона винтовой ли/5 - 5 , рассто ние от вершины резца до места шарнирного закреплени  штанги расточной оправки на стеблевой бабке L 2500 об/мин, число оборотов обрабатываемой детали п 100 об/мин. Растачивание правой части отверс ти  осуществл ем с посто нной ампли тудой поперечных колебаний резца, определ емой зависимостью (1): 0.5 0,006 мм. Разность в периодичности .попереч ных перемещений резца и оборотов об рабатываемой детали по формуле (3) ШГЧ-з« 0,265 об/мин. Следовательно, если поперечные п ремещени  резцу сообщаютс  вращающ с  элементом, то его углова  скоро изменитс  с величины to 2ln 2Л100 628 /с до значени  tu 2 JT ( п +Лп ) 2jr«100,265 629,7/с и будет по то нной. 8 Найденные значени  амплитуды по- перечных колебаний резца и разности в периодичности поперечных его перемещений и оборотов обрабатываемой детали непрерывно поддерживаютс  в период обработки участков отверсти  с осью в виде цилиндрической винтовой линии. Если шаг цилиндрической винтовой линии должен буть изменен и она должна пройти под другим углом наклона /J , как показано на фиг. 2 (переход винтовой линии на участке, обозначенном через 2 - о - 2 , в линию сц - 2), то разность в периодичности ДП следует соответственно изменить по величине. Пример 2. Растачивание левой части отверсти  по фиг. 2 с осью. в виде конической винтовой линии, В дополнение к вьшеперечисленным расчетным данным примем: длина конуса , огибаемого винтовой линией, Ц, 300 мм; половина угла при вершине , 30 , откуда конуса об c(rcrtg- 0,1. Амплитуда с( поперечных перемещений резца с каждым оборотом обрабатьшаемой детали будэт измен тьс . По величине она будет определ тьс  суммой « O|Q +40 , где dj выражаетс  зависимостью (1) по услови м сохранени  величины р удалени  оси отверсти  от оси вращени  обрабатьшаемой детали,как это имело место в правой части отверсти , при этом, учитыва  непрерывное изменение р с каждым оборотом заготовки, имеем Яо. fi ИЛИ В общем виде . 11-1 ( здесь , р г -5-t(fo6, Р2 г- 25tgo , ... р г- ( i- 1)х где 1 - пор дковый номер оборота обрабатьшаемой детали, отсчиты958870 ваемый от начала образовани  конуса); 4о - посто нна  составл юща  амплитуды , определ ема  конусностью , .4О 5t«f et 0,5лО,1 0,05 мм Коэффициент переменности амалитулы поперечных перемещений резца находим совместным решением равенств (1) и (2): , a/ Производим подсчеты При i 1 « г 30 мм 30 0,006 %i оц 0,006 + 0,050 0,056 мм , 1 itir 933MM При i г 30 - 0,5 29,95 2500 -29,952 0,006 мм 0,006 + 0,050 0,056 мм К«2 :Ж- 33 мм при t 101 Я-ГОО 1005t ot 30 - 100-0,50, 1 25,0 мм 25 V 25002 - 252 0,005 мм , 0,005 + 0,050 0,055 0(101, 0,005 При определении разности в пер дичности поперечных перемещний ре ца и оборотов обрабатываемой детал примем во внимание функциональную висимость ее от амплитуды попереч перемещений резца. Поэтому решаем совместно равенства (2) и (3): i-i5 1| -)t i .FL I ) 0 В детали по фиг, 2 шаг винтовой линии . по всей длине отверсти  прин т одинаковым. Следовательно , ,Ч( H/ iPi-i-FТогда Лп.-.:--|..п..,| B:fob«A-,V( /K..5 , оБ/ллмн При t 1 942000 30-100 X 30,5 }2 х«1-ь ( 0,268 об/мин п 100 + 0,268 .100,268 об/мин uj, 2Л-100,268 629,7 1/с При i 2 942000 29.95.100,268 . xll (-j, ) О269 об/мин П2 100,268 + 0,269 100,537 об/мин 2 2Jt.100,537 631,4 1/с Таким образом, при продольном перемещении инструмента углова  скорость вращени  элемента, управл ющего поперечными его перемещени ми по мере поворота обрабатываемой детали , непрерывно измен етс , последовательно принима  при каждом ее обороте (начина  с сечени  3 по фиг. 2) значени  - 628,00 1/с 629,7 1/с, 631,4 1/с и т.д. Это ре улирование угловой скорости осуществл етс  с помощью программно-регулирующего устройства 9 (фиг. 1). Использование нового метода расточки глубоких отверстий обеспечивает обработку отверстий кругового сечени  с осью в виде пространственной кривой с заданной кривизной и кручением, в частности, с участками.

11

приближенно замененными дугами цилиндрических винтовых линий, что  вл етс  совершенно новым и впервые решаетс  данным изобретением.

Изобретение может быть широко использовано дл  обработки сложных

12

588708

3(1мкнутых круговых поверхностей прессформ, штампов, направл ющих поверхностей в мощных шариковых винтовых соединени х,направл ющих каналов гидромашин,насосов и в других системах энергетического маши1|остроени .

l-kl-kи г в в

Фиг. 2

Фие.6

Ф(/г.7

.9

Claims (2)

1. СПОСОБ РАСТОЧКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ в условиях вращения обрабатываемой детали или инструмента, а также при их одновременном вращении, при котором осуществляют изменение направления оси растачиваемого отверстия посредством сообщения резцу поперечных перемещений в основной плоскости, непрерывно изменяющихся по мере относительного поворота обрабатываемой детали, о'т личающийся тем, что, с целью обеспечения обработки отверстия с осью заданной формы в виде пространственной кривой, поперечные перемещения резца выполняют переменными по амплитуде, определяемой кривизной оси и равной по величине где S Р _{Д =} К s _т

I¹·¹-?² продольная подача инструмента за один оборот относительно вращения заготовки;

- радиус-вектор точки кривой в плоскости, перпендикулярной геометрической оси вращения заготовки;

Ц - расстояние от вершины резца до внешней опоры расточной оправки;

- коэффициент переменности ' амплитуды, и для обеспечения требуемого кручения оси отверстия несинхронными к относительному вращению обрабатываемой детали с периодичностью, отличающейся от оборотов относительного ее вращения на величину где п - число относительных оборотов заготовки;

- угол наклона проекции кривой на плоскость осевого сечения заготовки относительно геометрической оси ее вращения.

Фм.1

2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что с целью направления оси отверстия по дуге винтовой линии, приближенно заменяющей малый отрезок дуги пространственной кривой, перемещения резцу сообщают с коэф фициентом переменности амплитуды, равным единице, и с постоянной периодичностью в соответствии с радиусом огибаемого винтовой линией цилиндра и углом ее накло на.