SU897405A1 - Способ обработки резанием трохоидальных поверхностей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механической обработке без копира трохоидальных торцовых и конических поверхностей, и может найти применение при обработке профильных направляющих кулачков и других деталей.

Известен способ механической обработки деталей, поверхность которых имеет в поперечном сечении форму трохоиды, методом обката инструментом, эксцентрично установленным относитель но оси вращения детали £1.

Недостатком указанного способа является то, что невозможно производить обработку трохоидальных торцовых и конических поверхностей, а также сложность компенсации износа инструмента и изменения величины эквидистантности.

Известно устройство обработки цилиндрических деталей с трохоидальным поперечным сечением, содержащее бабку изделия, подвижной стол, несущий ин* . 2 струментапьную бабку,_в_ которой расположен ее шпиндель, шпиндель несущий инструмент, расположенный внутри шпинделя инструментальной бабки с эксцентриситетом к его оси, кулису, связывающую инструментальный шпиндель с упором, установленным в полосе зацепления, шестеренчато-карданную передачу, связывающую шпиндель изделия и шпиндель инструментальной бабки с общим передаточным отношением 1: И при противоположных направлениях вращения [ 2 j.

Недостаток указанных способа и устройства в том, что они не позволяют производить точной механической обработки с обеспечением нормального положения инструмента в каждой точке трохоидальных торцовых и конических поверхностей.

Цель изобретения - повышение точности обработки трохоидальных поверхностей посредством обеспечения нор мального положения инструмента к каждой точке обрабатываемой поверхности.

Указанная цель достигается тем, что одновременно с рабочей подачей инструмента производят смещение по- ; люса зацепления в направлении, перпендикулярном рабочей подаче.

Устройство для осуществления способа снабжено поворотной платформой с ползуном, на котором расположен ю стол, а инструментальная бабка выпол нена с направляющими,в которых расположена введенная в устройство тяга с упором, шарнирно связанная с ползуном.

Угол поворота направляющих ползуна в плоскости платформы определяется из выражения

H-COScL ’ где π - число ветвей трохоиды;

- угол пересечения осей вращения шпинделя детали и инструментальной бабки, кото- эд рый равен половине угла конуса детали (для торцовых поверхностей oi = 9(f) .

Согласно такому способу обработки деталь и вершина инструмента вращают- jq ся во встречном направлении относительно осей, пересекающихся под углом оС , равным половине угла конуса детали ( для торцовых поверхностей о/ = 90 ).

На фиг.1 приведена схема образования единичной трохоидальной торцовой или конической кривой; на фиг.2 схема образования трохоидальных торцовой или конической поверхностей; на фиг.З - схема образования трохоидальных торцовой или конической поверхностей, вид А на фиг.2; на фиг.4устройство для обработки трохоидальных торцовых и конических поверхностей.

Способ осуществляется следующим образом.

Трохоидальную кривую F на торце или на конической поверхности можно описать точкой М (фиг.1), находящейся внутри окружности-сателлита радиуса г на расстоянии е от ее центра СЦ , при качении окружности-сателлита по неподвижной окружности радиуса R. При этом окружности лежат в плоскостях, пересекающихся под углом СГ = 180° - cL , где <Х. - половина угла конуса поверхности ( о( = 90^υ для торцовых поверхностей ).

В зависимости от отношения R|r = и трохоидальная кривая может иметь η ветвей (п - число ветвей трохоиды).

В основе способа лежит метод обратимости движений, т.е. поверхности, на которой описывается трохоидальная кривая F (фиг.1), задается вращательное движение вокруг оси, проходящей через центр о с угловой скоростью to , при этом полюс зацепления Р и центр вращения окружности-сателлита неподвижны.

Если при этом вращать точку М ( вершина обрабатывающего инструмента В ) во встречном направлении со скоростью относительно центра 0^ на радиусе е, равном эксцентриситету трохоидальной кривой, она описывает пространственную трохоидальную кривую F.

Для обеспечения в процессе обработки точного положения режущего инструмента В на нормали относительно обрабатываемой поверхности использовано свойство линии' (линия mn), проходящей через полюс зацепления Р и образующую точку М, которая является нормалью к трохоидальной кривой F.

При обработке трохоидальных торцовых и конических поверхностей(Имеющих переменную кривизну по образующей,для обеспечения точного положе ния режущего инструмента по нормали в каждой точке трохоидальной поверх ности П необходимо одновременно с рабочей подачей S инструмента В (фиг.2 и фиг.З), направленной вдоль оси 0^ 0^ вращения, вершины инструмента, проходящей через центр 0^, обес печить перемещение 5р полюса зацепления Р по направлению линии КС, которая проходит через точку пересече ния осей вращения детали 00 и вершины инструмента 0^0γ и образует угол (¾ с осью 0^0^ вращения инструмента, который определяется по форму^Ле ' ’ , Sind

P>--^arct-g· где oL- угол пересечения осей вращения детали 00 и вершины инструмента 0,0, , который равен половине угла конуса детали ОС= 90 для торцовых поверхностей);

η - число ветвей трохоид, у кото рых n = const.

Это перемещение Sp полюса зацепления Р можно получить как результирующее при осуществлении одновременно с рабочей подачей S подачи полюса зацепления в направлении, перпен- 5 дикулярном рабочей подаче S.Таким образом для обеспечения нормального положения инструмента к каждой точке обрабатываемой поверхности, одновременно с рабочей подачей инструмента »0 S производят подачу S_M полюса зацепления в направлении, перпендикулярном рабочей подаче, при этом величину подачи Syi полюса зацепления вычисляют по формуле ' - — (5 h-COS^’ где S - рабочая подача инструмента, мм/об;

ot - угол пересечения осей вращения детали и вершины инструмента, который равен половине угла конуса детали * (cL = 90° для торцовых поверхностей) .

Такой способ может быть осуществлен устройством (фиг.4), содержащим станину 1,на которой установлена зо бабка 2 изделия, в корпусе 3 которой установлен: шпиндель 4 с закрепленной на нем деталью 5. На шпинделе 4 изделия 5 установлена шестерня 6, связанная через паразитную шестерню 7 с шестерней 8, жестко закрепленной на валу 9. На платформе 10, имеющей возможность поворота вокруг точки пересечения осей вращения детали и вершины инструмента по круговым на- . правляющим 11 станины 1 при помощи червячной передачи ( не показана) , установлен стол 12, имеющий возможность перемещения с помощью гидропривода ( не показан ) по направляющим ₄₅ 13 платформы 10. На столе 12 установлена инструментальная бабка 14, имеющая возможность перемещения по направляющим 15 стола 12 с помощью винтовой пары (не показана). В корпусе 16 инструментальной бабки 14 смонтирован приводной шпиндель 17 с эксцентрически расположенным в нем инструментальным шпинделем 18. В инструментальном шпинделе 18 установлен на одном конце резец 19, а на втором закреплена кулиса 20.с пазом, в который входит упор 21, закрепленный в тяге 22.

Тяга 22 установлена с возможностью перемещения в направляющих 23 корпуса 16 инструментальной бабки 14 и связана осью 24 с ползуном 25, который установлен с возможностью перемещения в направляющих 26, закрепленных на платформе 10 с возможностью установки от микровинта (не показан), на нужный угол ft к направлению рабочей подачи S стола 12 совместно с инструментальной бабкой 14.

Ось 0^0^ упора 21 постоянно нахо дится в воображаемом мгновенном полюсе зацепления, соответствующем обрабатываемой трохоиде, на которой расположена в данный момент вершина инструмента.

На приводном шпинделе 17 инструментальной бабки 14 закреплена коническая шестерня 27, находящаяся в зацеплении с другой конической шестерней 28, установленной на валу 29. Вал 29 инструментальной бабки 14 и . вал 9 бабки 2 изделия связаны карданной передачей 30, содержащей карданы 3) , шлицевой вал 32 и шлицевую втулку 33.

Вращение шпинделя изделия 4 осуществляется через шкив 34, жестко связанный со шпинделем изделия, от электромотора ( не показан) через клиноременную передачу. Приводной шпиндель 17 инструментальной бабки 14 получает вращение от шпинделя 4 через шестерни 6,7,8, вал 9, карданную передачу 30, вал 29, шестерни 28 и 27. Поскольку общее передаточное отношение шестерен равно 1:п, приводной шпиндель 17 инструментальной бабки 14 вращается с угловой скоростью, в η раз большей угловой скорости шпинделя изделия 4 и во встречном направлении за счет паразитной шестерни 7.

I

Работа устройства для реализации метода механической обработки трохоидальных торцовых и конических поверхностей осуществляется следующим образом.

Упор 21 устанавливают так, чтобы его ось 0^0находилась в вообра жаемом полюсе зацепления, соответствующем трохоиде, на которой располагается в данный момент вершина резца 19, т.е. расстояние ОР от оси 0^ 0/ вращения приводного шпинделя до оси- 0 0 упора 21 определяют из выражения ..

ОРфЛ;

где R - радиус окружности детали, 5 определяющей положение плоскости вращения вершины инструмента, в моменты установки;

b - радиус соответствующей окруж-Ю ности-сателлиту трохоиды, на которой находится вершина инструмента в данный момент; Л - число ветвей.

Платформу 10 поворачивают на за-t 15 данный угол 4- относительно точки пересечения осей вращения детали 00 и приводного шпинделя 0^0^ (4. = 90 для торцовых и ot составляет поло вину угла конуса для конических по- 20

Направляющие 26 платформы 10 устанавливают под рассчитанным углом р относительно направляющих 13 платформы 10, совпадающих с направлением 25 рабочей подачи S, в плоскости платформы 10.

Резец 19 подводят к детали 5 с. помощью перемещения стола 12 от гидропривода по направляющим 13, глу- 30 бина резания устанавливается перемещением инструментальной бабки 14 на столе 12 от винтовой пары. После этого происходит перемещение стола 12 с рабочей подачей S по направ- ₃₅ ляющим 13 от гидроцилиндра. Одновременно с переключением перемещения стола 12 на рабочую подачу включается f вращение шпинделя 4 от электромотора .

через шкив 34 и далее через тестер- «о ни 6,7,8, вал 9,карданную передачу 30, вал 29, шестерни 28 и 27 вращение передается на приводной шпиндель

17, вместе с которым осуществляет рабочее движение шпиндель 18 с за- ₄₅ крепленным на нем резцом 19. Одновременно с рабочей подачей S стола 12 происходит перемещение упора 21, т.е. подача воображаемого полюса зацепления, которое он получает через _м тягу 22, перемещающуюся в направляющих 23 корпуса 16 инструментальной бабки 14 от оси 24 и ползуна 25, который движется по направляющим 26.

При этом кулиса 20 совершает воз- $$ вратно-поступательное движение относительно упора 21, ось 0^0₂которого постоянно находится в воображаемых полюсах зацепления, и осуществляет корректировку инструмента таким образом, что он всегда направлен по нормали к обрабатываемой поверхности.

Компенсация износа резца 19 и обеспечение необходимой величины эквидистантности осуществляется его перемещением в инструментальном шпинделе.

Таким образом, новый способ позволит осуществлять обработку сложных трохоидальных торцовых и конических поверхностен.

Благодаря применению предлагаемого способа и устройства повышается точность и качество обработки, а так'же. снижается износ обрабатывающего инструмента. Значительно увеличивается также срок службы режущего инструмента.

Claims (2)

1. мального положени  инструмента к каж дой точке обрабатываемой поверхност Указанна  цель достигаетс  тем, что одновременно с рабочей подачей инструмента производ т смещение полюса зацеплени  в направлении, перпендикул рном рабочей подаче. Устройство дл  осуществлени  спо соба снабжено поворотной платформой с ползуном, на котором расположен стол, а инструментальна  бабка выпо нена с направл ющими,в которых расположена введенна  в устройство т га с упором, шарнирно св занна  с ползуном Угол поворота направл ющих ползу в плоскости платформы определ етс  из выражени  .ctg-M -CosoL где п - число ветвей трохоиды; - угол пересечени  осей враще ни  шпиндел  детали и инструментальной бабки, который равен половине угла конуса детали (дл  торцовых поверхностей oi 9(f) . Согласно такому способу обработк деталь и вершина инструмента вращаю с  во встречном направлении относительно осей, пересекающихс  под углом d , равным половине угла конуса детали ( дл  торцовых поверхностей о/ 90 ). На фиг.1 приведена схема образовани  единичной трохоидальной торцо вой или конической кривой; на фиг.2 схема образовани  трохоидальных тор цовой или конической поверхностей; на фиг.З - схема образовани  трохоидальных; торцовой или конической по верхностей, вид А на фиг.2; на фиг. устройство дл  обработки трохоидаль ных торцовых и конических поверхностей . Способ осуществл етс  следующим образом. Трохоидапьную кривую F на торце или на конической поверхности можно описать точкой М (фиг.1), наход щей с  внутри окружности-сателлита рад уса г на рассто нии е от ее центра О., при качении окружности-сателлит по неподвижной окружности радиуса R При этом окружности лежат в плоскос т х, пересекающихс  под углом 2г 180 - о , где оС - половина угла конуса поверхнос. ги ( d Ч ) дл  торцовых поверхностей ). В зависимости от отношени  R|l : И трохоидальна  крива  может иметь п ветвей (п - число ветвей трохоиды). В основе способа лежит метод обратимости движений, т.е. Поверхности, на которой описываетс  трохоидальна  крива  F (фиг.), задаетс  вращательное движение вокруг оси, проход щей через центр Q с угловой скоростью ш , при этом полюс зацеплени  Р и центр вращени  окружности-сателлита неподвижны. Если при этом вращать точку М ( вершина обрабатывающего инструмента В ) во встречном направлении со скоростью (Л) относительно центра 0 на радиусе е, равном эксцентриситету трохоидальной кривой, она описывает пространственную трохоидальную кривую F. Дл  обеспечени  в процессе обработки точного положени  режущего ин струмента В на нормали относительно обрабатываемой поверхности использовано свойство ЛИНИИ (лини  mn), проход щей через полюс зацеплени  Р и образующую точку М, котора   вл етс  нормалью к трохоидальной кривой F. При обработке трохоидальных торцовых и конических поверхностей,имеющих переменную кривизну по образующей ,дл  обеспечени  точного положени  режущего инструмента по нормали в каждой точке трохоидальной поверхности П необходимо одновременно с рабочей подачей S инструмента В (фиг.2 и фиг.З), направленной вдоль оси 0. О, вращени , вершины инструмента , проход щей через центр 0, обеспечить перемещение 5р полюса зацеплени  Р по направлению линии КС, котора  проходит через точку пересечени  осей вращени  детали 00 и вершины инструмента и образует угол ft с осью OjO вращени  инструмента , который определ етс  по форму , slnd где cL- угол пересече)1и  осей вращени  детали 00 и вершины инструмента 0,0. , который равем половине угла конуса детали 0 90 дл  торцовых поверхностей); п - число ветвеГ трохоид, у которых п const. Это перемещение So полюса зацеп лени  Р можно получить как результи рующее при осуществлении одновремен но с рабочей подачей S подачи полюс зацеплени  5 в направлении, перпен дикул рном рабочей подаче S.Таким образом дл  обеспечени  нормального положени  инструмента к каж/трй точк обрабатываемой поверхности, одновре менно с рабочей подачей инструмента S производ т подачу 5 полюса зацеп лени  в направлении, перпендикул рном рабочей подаче, при этом величи ну подачи Sy полюса зацеплени  вычи л ют по формуле 5inc 5vi y -COSc) где S - рабоча  подача инструмента , мм/об; о(, - угол пересечени  осей вращени  детали и вершины инструмента , который равен половине угла конуса детал ( cL 90 дл  торцовых поверхностен ) . Такой способ может быть осуществлен устройством (фиг.4, содержащим станину 1,на которой установлена бабка 2 издели , в корпусе 3 которой установлен: шпиндель 4 с закрепленной на нем деталью 5. На шпинделг 4 издели  5 установлена шестерн  6, св занна  через паразитную шестерню 7 с шестерней 8, жестко закрепленной на валу 9. На платформе 10, имеющей возможность поворота вокруг точки пересечени  осей вращени  детали и вершины инструмента по круговым направл ющим 11 станины 1 при помощи черв чной передачи { не показана, установлен стол 12, имеющий возможность перемещени  с помощью гидропри вода ( не показан ) по направл ющим 13 платформы 10. На столе 12 установлена инструментальна  бабка 14, имеюща  возможность перемещени  по направл к цим 15 стола 12 с помощью винтовой пары (не показана). В корпусе 16 инструментальной бабки 14 смонтирован приводной шпиндель 17 с эксцентрически расположенным в нем инструментальным шпинделем 18. В инструментальном шпинделе 18 установлен на одном конце резец 19, а на втором закреплена кулиса 20.с пазом, в который входит упор 21, закрепленный в т ге 22. Т га 22 установлена с возможностью перемещени  в направл ющих 23 корпуса 16 инструментальной бабки 1А и св зана осью 24 с ползуном 25, который установлен с возможностью перемещени  в направл ющих 26, закрепленных на платформе 10 с возможностью установки от микровинта (не показан), на нужный угол к направлению рабочей подачи S стола 12 совместно с инструментальной бабкой 14. Ось О-О упора 21 посто нно нахо дитс  в воображаемом мгновенном полюсе зацеплени , соответствующем обрабатываемой трохоиде, на которой расположена в данный момент вершина инструмента. На приводном шш1нделе 17 инструментальной бабки 14 закреплена конит ческа  шестерн  27, наход ща с  в зацеплении с другой конической шестерней 28, установленной на валу 29. Вал 29 инструментальной бабки 14 и . вал 9 бабки 2 издели  св заны карданной передачей 30, содержащей кардаюа 3 , пшицевой вал 32 и ишицевую втулку 33. Вращение шпиндел  издели  4 осуществл етс  через шкив 34, жестко св заниь1й со шпинделем издели , от электромотора ( не показан) через клиноременную передачу. Приводной шпиндель 7 инструментальной бабки 14 получает нращение от шпиндел  4 через шестерни 6,7,8, вал 9, карданную передачу 30, вал 29, шестерни 28 и 27. Поскольку общее передаточное отношение шестерен равно 1:п, приводной шпиндель 1 7 инстру.1ентальной бабки 14 вргццаетс  с угловой скоростью , в п раз большей угловой скорости шпиндел  издели  4 и во встречном направлении за счет паразитной шестерни 7. Работа устройства дл  реализации метода механической обработки троходальных торцовых и конических поерхностей осуществл етс  следующим бразом. Упор 21 устанавливают так, чтобы го ось .Од О 2 находилась в вообра жаемом полюсе зацеплени , соответтвующем трохоиде, на которой распоагаетс  в данный момент вершина езца 19, т.е. рассто ние ОР от оси Of вращени  приводного шпиндел  до оси о о определ ют из выражени  .. где R - радиус окружности детали, определ ющей положение плос кости вращени  вершины инструмента , в моментЬ установки; радиус соответствующей окруж ности-сателлиту трохоиды, на которой находитс  вершина инструмента в данный момент число ветвей. Платформу 10 поворачивают на заданнЬй угол oL относительно точки пересечени  осей вращени  детали 00 и приводного шпиндел  (о(. 90 дл  торцовых и (L составл ет половину угла конуса дл  конических поверхностей . Направл ющие 26 платформы 10 уст навливают под рассчитанным углом р относительно направл ющих 13 платформы 10, совпадающих с направление . рабочей подачи S, в плоскости платформы 10. Резец 19 подвод т к детали 5 с помощью перемещени  стола 12 от гид ропривода по направл ющим 13, глубина резани  устанавливаетс  переме щением инструментальной бабки 1А на столе 12 от винтовой пары. После этого происходит перемещение стола 12 с рабочей подачей S по направПЯЮЩИ .М 13 от гидроцилиндра. Одновременно с переключением перемещени  12 на рабочую подачу включаетс  вращение шпиндел  4 от электромотор через шкив 34 и далее через шестерни 6,7,8, вал 9,карданную передачу 30, вал 29, шестерни 28 и 27 вращени передаетс  на приводной шпиндель 17, вместе с которым осуществл ет рабочее движение шпиндель 18 с закрепленным на нем резцом 19. Одновр менно с рабочей подачей S стола 12 происходит перемещение упора 21, т. подача S воображаемого полюса зацеплени , которое он получает через т гу 22, перемещающуюс  в направл ю щих 23 корпуса 16 инструментальной бабки 14 от оси 24 и ползуна 25, ко торый движетс  по направл юш;им 26. При этом кулиса 20 совершает воз вратно-поступательное движение отно сительно упора 21, ось 2 посто нно находитс  в воображаемых полюсах зацеплени , и осуществл ет 58 корректировку инструмента таким образом , что он всегда направлен по нормали к обрабатываемой поверхности. Компенсаци  износа резца 19 и обеспечение необходимой величины эквидистантности осуществл етс  его перемещением в инструментальном шпинделе . Таким образом, новый способ позволит осуществл ть обработку сложных трохоидальных торцовых и конических поверхностей. Благодар  применению предлагаемого способа и устройства повьш аетс  точность и качество обработки, а также. снижаетс  износ обрабатывающего инструмента. Значительно увеличиваетс  также срок службы режущего инструмента. Формула изобретени  1.Способ обработки резанием трохоидальных поверхностей, включающий согласованные вращени  заготовки и режущего инструмента, рабочую подачу инструмента,о т л и ч а ю щ и йс   тем, что, с целью повышени  точности обработки за счет обеспечени  нормального положени  инструмента в каждой точке обрабатываемой поверхности, одновременно с рабочей подачей инструмента смещают полюс зацеплени  в направлении,, перпендикул рном рабочей подаче. 2.Устройство дл  осуществлени  способа по п.1, содержащее бабку издели , стол, несущий инструментальную бабку, инструментальный шпиндель, с жестко закрепленной кулисой, св зывающей его с упором, установленным в полюсе зацеплени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности обработки, снабжено поворотной платформой с ползуном, на котором расположен стол, а инструментальна  бабка выполнена с направл ющими, в которых расположена введенна  в устройство т га с упором, шарнирно св занна  с ползуном . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 459310, кл. Б 23 В 5/36, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 498098, кл. В 23 В 5/24, 1976 (прототип).

   Г

   Фиг.2

   цг.1 Л Sn Bttd К