Способ обработки деталей из заготовок с неравномерным припуском
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОЛ ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и)1000155 (61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 900990 (22) Заявлено 15 ° 12. 81, (21) 3363925/25-08 (51) М. Кд.з
В 23 В 1/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 941.. 1 (088; 8) Опубликовано 280283, Бюллетень ¹8
Дата опубликования описания 28. 02. 83, !
В.Г.Евтухов, В.A.Oñèïîâ, A.Â.Ãðèøêåâè÷,è И.Л Цымбал
Харьковский ордена Ленина политехнический инстиЩ и
Е- -,.„Я;т- ., им,. В,И.Ленина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕИ ИЗ ЗАГОТОВОК
С НЕРАВНОМЕРНЫМ ПРИПУСКОМ
Изобретение относится к машиностроениею.и может быть использовано при механической:. обработке деталей с некруглыми поперечными сечениями из заготовок снеравномерным припуском на станках с числовым программным управлением, оснащенных адаптивной системой регулирования.
По основному авт. св. 900990 известен способ обработки деталей из заготовок с неравномерным припуском на станках с числовым программным управлением и адаптивной системой регулирования последовательности прохОдов, выбора инструмента и режимов резания, определяемых по силам резания,при котором с повышением нагрузки изменяют глубину резания. При этом после окончания очередного прохода все последующие проходы начинают с возврата инстру мента в точку, определяемую продольным смещением на минимальное расстояние, с которого возможно касание инструмента с вновь обработанным контуром заготовки, зафиксированным в запоминающем устройстве адаптивной системы, при установке координаты врезания от максимального значения предшествующего прохода (1) .
Известный способ позволяет спланировать все участки неравномерного распределения пропуска в продольном и поперечном сечении заготовки
s единый нераздробленный на части участок с одинаковой глубиной при обработке цилиндрических деталей с поперечными сечениями в виде окружности, Однако он не обеспечивает равномерного съема металла при обработке цилиндрических поверхностей с некруглыми поперечными сечениями.
В результате на последнем проходе происходит..разбивка готового контура детали в поперечном сечении на отдельные обрабатываемые участки,.что снижает точность и повышает шероховатость обработки, так как на границах этих участков остаются следы"риски", а вследствие переменной глубины резания на этих участках различна шероховатость и размеры. Кроме того, с первых проходов обработки йонтур адаптивного регулирования нагрузки настроен на максимальную глубину резания и выдерживается на всех. последующих проходах инструмента, за исключением последнего. Это приводит к тому, что вначале обрабОтки, когда инструмент работает в тяжелых
1000155
2 оБщ = аЬ
К4
7 (2) условиях (переменная глубина резания резание "по корке" заготовки с неоднородным слоем металла — раковины, инородные включения) с ударами и вибрациями, он усиленно изнашивается, что сказывается на точности 5 и чистоте обработанных поверхностей.
С другой стороны при снятии припуска с постоянной глубиной резания не снижается технологическая наследственность между проходами и ухудшается качество поверхностного слоя детали, ее точность обработки.
Цель изобретения — повышение точности и качества обработки некруглых в поперечном сечении деталей, 15
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки . деталей из заготовок с неравномерным припуском глубину резания до получения поперечного контура заготовки с постоянным радиусом устанавливают меньше допустимых значений, после чего инструменту для последующих проходов сообщают установочные перемещения на глубину резания, выбранную по эависи- 25 мости
a,=à(ú -ь"" "), (() где 1; — глубина резания на -ом проходе, j = 1,2 ...П;
a — коэффициент, зависящий от диаметра обрабатываемого изделия, Ь -. коэффициент, характеризующий зависимость между числом проходов инструмента и квалитето..; точности контура дета- З5
ЛИ )
Х„,, „ — текущее значение координаты квалитета точности контура заготовки соответственно на — м и (+ 1) -м прохо- 40 дах (интервал изменения координаты квалитета точности
0<х410, что соответствует 3 Т1 6 -3 T 5) „ а предпоследиий проход осуществляют с переменной глубиной резания, зафиксированной в запоминающем устройстве. ( адаптивной системы управления, по зависимости где 1, — максимально возможная глубина резания на(п-C) проходе, определяемая по формуле (f), 55 л д минимальный радиус некруглого поперечного сечения обрабатываемой детали, P(g) — текущий радиус некруглого поперечного сечения бО обрабатываемой детали.
На фиг.1 представлена схема разбивки r.:рипуска на проходы с использованием показательной функции лля одной обрабатываемой поверхности, на
Фиг. 2 — схема относительного движения инструмента и детали при обработке деталей с некруглым поперечным сечением из заготовок с неравномерным припуском. .В ходе настройки станка с ЧПУ на обработку детали в запоминающее устройство адаптивной системы управления, кроме данных для работы контура адаптивной системы регулирования изменечия нагрузки, вводятся а) кОординаты уравнения Р() контура готовой детали, 3) уравнение показательной функции в зависимости от квалитета точности получаемой детали вида
rze Z — общий припуск, снимаемый с поверхности в момент дОстижения постоянного радиуса детали (фиксируется в запоминающем устройстве автоматически);
Q — коэффициент, зависящий от диаметра обрабатываемого изделия, Ь вЂ” коэффициент, характеризующий зависимость между числом проходов инструмента и квалитетом точности контура заготовки, Х„ — текущие значения координат квалитетов точности контура заготовки на -м проходе (интервал изменения координаты квалитета точности О х 10, что соответствует з Т16 — 3 Т5 в) границы интервалов изменения координаты квалитета точности заготовки х, х2 — х 2 (фиг.1 ), соответствующие квалитетам точности 3 Т16
3T5 °
Алгоритм выбора глубины резания на -м проходе предусматривает определение текущего значения координаты квалитета точности х в автомати-! ческом режиме (на фиг. 1 х; )обозначены цифрами 1,11,И1 иЖ г) значение величины минимального припуска на последний проходХщ, „= Хр и допуск на готовую деталь Ь (настроечный размер — середина поля допуска
Величины р и Я определяют и систематизируют йо данным общемашино строительных нормативов; л) соответствующие квалитетам точности координаты фиксированных точек на показательных кривых (точка th), Абсцисса Фиксированной точки определяется границей соответствующего квалитета точности детали (например, седьмому квалитету точности соответствует интервал с границами хо и х с, тогда абсцисса точки М соответствует значению х 0
1000155
Перечисленные в пунктах а, б, в, г и д данные являются исходными для алгоритма выбора глубины резания, в соответствии с которым в автоматическом режиме назначаются величины установочных перемещений инструмента на необходимую глубину резания, т.е. число проходов инструмента функционально связано с квалитетом точности детали.
Так как глубина резания на л -м проходе может быть представлена как 1=71 Z. +4 где 2; — припуск вод обработку, ос-. тавшийся после предшествующего (-1) -го прохода;
4(i<4) — припуск, который останется ! после выполнения 1 -ro прохода с глубиной резания, причем 2, = Ъ" Z „= а Ъ " + то, следовательно, t
1 - а(Ь "1-)э х, ) 10
В процессе обработки детали (фиг.1) после запоминания размеров заготовки, 25 соответствующих постоянному радчусу
1= овц, происходит разбивка общего припуска Е в на проходы 1 — 3. С этой целью Z,вщ, откладывается по координате снимаемого припуска t от фин-30 фиксируемой точки Y на показательной функции 4 и по координате квалитета точности х определяется длина участка
Затем от точки N откладывается значение наименьшего припуска на 35 последний проход Е z„z = L р = t g и определяется цена деления проходов С, по которой и происходит разбивка припуска на 1-3 проходи с глубиной резания и (, соответственнО.
Длина отрезка, соответствующая первому проходу, оказалась меньше
С, т.е. отношение g/Ñ имеет не целочисленное значение. В связи с этим фиксированная точка М сдвигается в сторону уменьшения цены деления до значения С в точку К, для которой отношение 3/С вЂ” целочисленное.
При этом происходит перераспределе- . ние припуска Е Б н а проходы 1-3 с глубинами резания t „„,,t< и > соответственно (t +> — Е . Координата квалитета точности х при определении числа проходов разбивается точками (цифрь1 I, II,?П и17), значение ко-TophIx oT H Tc. oY. значений границ 55 квалитетов х, х 2 — х . Значения х в этих точках соответствуют значениям х ", необходимым для определения глубйни реэания 1„ íà i --м проходе по формуле 60 .При этом оазличная кривизна кривой (различные значения козфАиц1лентов ри Ь) обеспечивает разное число проходов с соответствующей глубиной резания. 65
В результате теоретических и экспериментальных исследований получены значения коэффициентов а и Ъ табл.1 и границ интервалов координат точности х (табл.2) для всех тринадцати интервалов диаметров 0...500 мм.
Контур 5 (фиг,2) некруглого попе речного сечения цилиндрической детали б необходимо получить из заготовки
7 с неравномерным припуском, контур которой задан кривой 8. Обработка детали ведется режущим инструментом 9, в качестве .которого может быть использован как лезвийный инструмент резец, фреза, так и абразивный, например шлифовальный круг или брусок.
При этом заготбвке сообщается вращение(д, а инструменту — продольная подача вдоль поверхности детали и подачи на врезание (глубину резания) управляемая контуром адаптивного регулирования изменения нагрузки.
В начале обработки режущий инструмент 9 совершает путь резания (сплошная линия) по траектории 10 вре- зания до заданной в контуре адаптивного управления изменением нагрузки глубины резания, меньше допустимой для данных условий работы, облегчая процесс резания на первых проходах. При превышении нагрузки на инструмент механизм адаптивного регулирования нагрузки, настроенный на глубину 1, отводит инструмент от детали, о копируя контур заготовки 8, а при постоянном радиусе контура заготовки или его уменьшению (снижении припуска), что соответствует уменьшению нагрузки на привод станка, инструмент переходит в движение 11, описывая окружность вследствие вращения заготовки. Когда нагрузка на привод станка снизилась до нуля (< = О}, инструмент переходит в движение холостого хода 12 (штрихпунктирная линия), являющаяся продолжением движения резания 11, т.е. движение окружности с тем же радиусом. Все это время в запоминающем устройстве механизма адап- тивного управления станком фиксируется вновь полученный контур заготовки. После обхода всего поперечного контура детали инструментом и окончания обработки в продольном направлении осуществляется новый цикл движений инструмента. Он; начинается .с движения врезания 13 на глубину резания 1, отложенную.от максимального значения поперечного сечения заготовки на предшествующем проходе °
После этого движения идут в той же последовательности, что и в первом цикле, однако им предшествует холостой подход 14-15-16. В местах встречи инструмента с контуром заготовки
8 при "замыкании" обхода всего попе.речного сечения осуществляется пе1000155 риодическое резание 17 и 18 и холостые хода между ними 19 и 20.
Дальнейшие движения осуществляются -в той же последовательности, что и в предыдущих двух циклах: 21-22-2324-25„ 5
После очередного врезания 26 с глубиной (. движение резания 27 впер вые в этом примере идет беэ "разрывов" холостыми ходами вдоль всего поперечного контура заготовки, т.е. заготовка в поперечном сечении имеет вид окружности — постоянный радиус
Это сразу фиксируется в запоминающем устройстве, вызывается к работе алгоритм выбора глубины резания (показательная функция на фиг.2 обозначена цифрой V) описанный выше
Дальнейшая обработка осуществляется с уменьшающимися глубинами резания которые фоксируются 2О в запоминающем устройстве системы.
Глубина резания 1<, установленная для выполнения последующего прохода по формуле (1), может быть больше 1 так как здесь уже условия резания об- 2g легчены: снимаемый слой металла одроден без различных включений и раковин. Об>работка соответствует обычному точению цилиндрических валов: вреэание 28 и движение резания 29 с глубиной 4< и т.д. соответственно с глуб> ;нами резания tZ, 6y — 1n в зависимости or числа проходов (квалитета точ><ости детали .
При достижении остаточного припуска ii на заготовке значений
»-> >с»; -", << <»> n><»>< = »-Z Pm tr-Õ предпоследним проходом; 4Q 1 минимальный радиус попе Р><À речного сечения обрабатываемой детали, что соответствует обработке в оставшиеся два прохода, где величины г, 1, „и 4< соответственно глубина резания на (и-<)-м и П-м проходах уже определены по формуле (11 и зафиксированы в запоминающем устройстве адаптивной системы управления станком, глубина резания на предпоследний (n-))-й проход перераспределяется по зависимости <е 0- <»- < $ rn< n ((<<>), где,> < — максимально возможная глу. бина резания на (n-<)-м проходе, определяемая по формуле (1), минимальный радиус некруглого поперечного сечения обрабатываемой детали, ((V) — текущий радиус некруглого поперечного сечения обрабатываемой детали >адесь р у> — уравнение поперечного сечения некруглой детали, заданное в полярных координатах). Таким образом, на предпоследнем проходе инструмент перемещается после движения вреэания 30 на глубину определенную по уравнению (1), по зависимости (2) g "n<, что соответствует движению 31 по эквидистанте контура готовой детали, отстоящей от последней на величину 4п--t3 (фиг.1) > определенную по формуле (1) . В результате предпоследний проход осуществ>)яется с переменной глубиной резания г.» < В и. or е на последнем проходе инструмент работает с постоянной глубиной резания, обработка ведется на сплошном <,нераздробленном на части > участке поперечного контура детали с постоянным(минимальным)износом инструмента. Это дает воэможность при прочих неизменных режимах резания получить более высокую точность и качество обработанных поверхностей. Обработка детали ведется и до конца (до получения требуемой точности и качества поверхностей) на одном станке, что экономит оборудование и сокращает время на обработку. В результате использования предла-гаемого способа стали возможной обработка деталей с любыми поформе не-: круглыми поперечными сечениями как, внутренних,так и наружных цилиндрических поверхностей, I!! 5 ! I ц ! I р I I а3 I Ю C) 3Г3 Ю CL Г 1 1 1 I 1 I ОО г LA с Г 3 Ю С«3 Ю о L3 и ) 3«Ъ г1 LA с с о о (с3 I 1 1 Ю с %-« LA сЧ Г 3 о LA Г13 10 1 сЧ . I с О1 3« 3 с 3Г3 01 с %Ч Ю 1 с 1 1 1. Ю 3Л <М Г1) OL (с3 с Я LA c Ч Ю Ю LA с Ю .1 СО I. .1 CL CO %-« 3А (О с LA 1 О1 CO Г«4 LA Гс3 с %1 Ю о CL C) с LA 1 о Г«3 1-1 Ю СО CO -Ч Г3 с 3Д о о 1 1 I 1 Ю 1 СО 1 Ю 1 CB Г ) \О LA с с о 1 (I I 1 Ю М C) Г11 Ю Г ) CO -1 Г 3 с3 -3 3Г) с с 1О 1 ! 1 1 й) Г и Ъ с о (3 LA LA с с Гч) Ю I з «13«О ) О О Ъ с с <с3 Ю «-3 Г- а с с (Ч Ю 1О Г 1 М Г Г LA с о м ГЧ 1 1 1000155! I Ц Ю I O 1 I. A!I I! I Е-3 I Г1 — — 1 1 I I CO 1 1 1 1 и «-3 ! 1 1 1 1 I Ю 1 ! а-4 1О с Г1 3 ! Г Ъ I с Г« 3 ! 1 о LA I с N 1 3 1 1О I с а- 1 L«3 I сО I с Ю 1 4 1000155 Формула изобретения Способ обработки деталей из заготовек с неравномерным припуском по авт.св. Р 900990, о т л и ч а ю щ и и сятем,,что, с целью повышения точности и чистоты обработки некруглых в поперечном сечении деталей, глубину резания.до получения поперечного контура заготовок с постоянным радиусом устанавливают меньше допустимых значений, после чего инструменту для последующих проходов сообщают установочные перемещения на глубину резания, выбранную по зависимости о(> "<) "л+ ) I L) 1 ), где — глубина резания, на с-м проходе, < =1, 2... и; A — коэффициент, зависящий от диаметра обрабатывамого иэделия, Ь - коэффициент, характеризующий зависимость между числом проходов инструмента и квалитетом точности КоНтура детали, х; X; « — текущее значение координаты квалитета точности контура заготовки, соответственно на -м и (it<)-м проходах (интервал изменения координаты квалитета точности 0<х 10, что соответствует 3 Ò 1 6 - O T 6) ) а предпоследний проход осуществляют с переменной глубиной резания, зафиксированной в запоминающем устройстве адаптивной системы управления, Ф по зависимости <„.-, =1, р„„„-p(V) Q) где t >», — максимально возможная глубина резания qa(n-s) -м проходе, опре- " ,деляемая по формуле (1, р,„- минимальный радиус некруг-. лого поперечного сечения обрабатываемой детали, (} — текущий радиус некруглого поперечного сечения обрабатываемой детали. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 900990, кл. В 23 В 1/00, 1980. Составитель A.Ïå÷êoâà Редактор Н.Хелемеш Техред Т.Иаточка Корректор Ю.Макаренко Заказ 1229/9 Тираж 1104 Подписное BHHHtIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная.4.
