Способ обработки поверхности вращения

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВРАЩЕНИЯ с адаптивным контролем положения поверхности вращения относительно инструмента и последующей корректировкой, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности обработки детали путем компенсации погрешности в пределах оборота, дополнительно измеряют отклонение мгновенной оси поверхности вращения в направлении точки резания от номинального положения и осуществляют корректировку положения инструмента или поверхности вращения с учетом этого отклонения относительно друг друга. (Л ND ГчЭ СЛ 00 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gII 4 В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3259159/25-08 (22) 13.03.81 (46) 15.11.87. Бюл. II 42 (71) Ленинградское специальное конструкторское бюро шлифовального оборудования (72) И.Д. Гебель, А.И. Нефедов, Ю.Д. Аврутин, А.А. Зыков, М.С. Клибанов и В.Ф. Хроленко (53) 621.922.025(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

89 770754, кл. В 24 В 5/00,. 1978. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВРАЩЕНИЯ с адаптивным контролем

„„SU„„1272585 А 1 положения поверхности вращения относительно инструмента и последующей корректировкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности обработки детали путем компенсации погрешности в пределах оборота, дополнительно измеряют отклонение мгновенной оси поверхности вращения в направлении точки резания от номинального положения и осуществляют корректировку положения инструмента или поверхности вращения с учетом этого отклонения относительно друг друга.

127258

Изобретение касается механической обработки резанием поверхностей вращения и может быть использовано при точной обработке резанием поверх5 ностей вращения на металлорежущих станках.

Цель изобретения — повышение точности обработки детали путем компенсации погрешности в пределах одного оборота детали.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, для осуществления способа при внутреннем шлифовании; на фиг. 2 — то же, приме- 15 кительно к растачиванию; на фиг. 3 представлен пример осуществления способа применительно к шлифовке; на фиг. 4 — пример осуществления способа применительно к внутреннему шли- 2п фованию; на фиг. 5 — разрез А-А на фиг.4; на фиг. 6 — пример осуществления способа при обработке на карусельном станке; на фиг. 7 — пример осуществления способа на токарном 25 станке при обработке детали в патроне или на планшайбе; на фиг. 8 — другой пример осуществления способа пр; токарной обработке в патроне или на планшайбе; на фиг. 9 — пример осуще- 30 ствления способа при обработке детали в центрах; на фиг. 10 — вид по стрелке Б на фиг. 9 (в уменьшенном масштабе).

В соответствии с предлагаемым

35 способом деталь 1 (см. фиг. 1), в данном случае стальное кольцо, поверхность вращения 2 которого подлежит обработке, и инструмент 3, в данном случае абразивный круг, при- 4р . водят во вращение, подводят инструмент 3 в радиальном направлении к подлежащей обработке поверхности

2 детали и осуществляют съем припус— ка. Общую точку Т инструмента и дета- 45 ли можно назвать точкой резания, а направлением подачи — направление от номинальной оси О вращения детали к точке .резания Т, иными словами, подачу осуществляют в направлении точки резания. При шлифовании резание происходит не в точке, а в зоне, имеющей вид площадки конечных размеров; точка резания в данном случае является центром указанной площадки.

Применительно к токарной обработке, например растачиванию (см. фиг.2), абразивный круг заменен невращающим5

2 ся резцом 4, в этом случае точка резания Т совпадает с вершиной резца.

Теоретически деталь 1 вращается относительно нЕподвижной оси О, радиус обработанной поверхности R равен расстоянию ОТ, величина этого радиуса постоянна. Практически этот радиус искажается вследствие обусловленных погрешностями системы СПИД станка, на котором осуществляется обработка, отклонение детали и инструмента от их номинальных положений.

Способ учитывает влияние отклонений оси вращения детали 1 от ее номинального положения О, совпадющего с началом системы координат ХОУ.

Вращение детали 1 с учетом обусловленных различными факторами (неточностью вращения шпинделя изделия, вызванной, например, неточностью.подшипников, неточностью геометрической формы посадочных шеек шпинделя, погрешностью, возникающей при сборке бабки изделия, неточностью изготовления центров и центровых отверстий в заготовке и т.д.) отклонений оси вращения от ее номинального положения можно представить как ряд элементарных поворотов относительно мгновенных осей О;,которые не совпадают с номинальной осью О. Текущее отклонение мгновенной оси, равное отрезку Ь; =00,, можно представить как векторную сумму двух отклонений, ориентированных по осям координат

Совокупность точек О; определяют траекторию 5 перемещения мгновенной оси, например, за один оборот детали (на чертеже отклонения для наглядности сильно увеличены).

Как видно на фиг. 1, отклонения

Л „ по оси ОУ практически не влияют

< на форму обработанной поверхности, в то же время отклонения Ь;„ перено сятся на эту поверхность, искажая ee форму .по закону R=OT+ b;„, где

R — текущий радиус обрабатываемой поверхности; ОТ вЂ” расстояние между номинальными положениями оси вращения обрабатываемой поверхности и точки резания; А;„ — проекция вектора текущего отклонения мгновенной оси вращения детали на ось координат, проходящую через номинальные ось вращения обрабатываемой поверхности и точку резания.

12725

Для устранения этого искажения достаточно осуществить относительные текущие перемещения инструмента на ту же величину 6;,, что обеспечит компенсацию искажения формы обработанной поверхности

R=OT+ ь; „— ь; „=OT=const.

Для осуществления способа измеряют текущее отклонение мгновенной 1О оси вращения детали в направлении точки резания от номинального положения, подают пропорциональный из-. менному отклонению сигнал в управляющее устройство, где формируют управ- 15 ляющее воздействие, равное указанному текущему отклонению, и осуществляют относительное перемещение инстру-. мента или детали для компенсации этого отклонения и стабилизации рас- 20 стояния между мгновенной осью вращения Детали и точкой резания.

Для измерения отклонения мгновенной оси вращения детали соосно с подлежащей обработке поверхностью ус- 25 танавливают (см. фиг. 3) жестко связанную с деталью образцовую поверхность вращения 6, отклонение которой в направлении точки резания измеряют посредством щупа 7 и измеритель- 30 ного преобразователя 8, установленного на стойке 9. Для сообщения несущему инструмент 3 узлу станка, в данном случае шлифовальной бабке 10, перемещений Ь;„ сигнал .измерительного преобразователя через фильтр 11 подают в усилитель 12, преобразующий этот сигнал в команду управления.

Эта команда поступает на исполнительный механизм, состоящий из катушки 40

13 с сердечником 14 из магнитострикционного материала. Шлифовальная бабка 10 установлена на направляющих качения 15 и замкнута на сердечник

14 пружиной силового замыкания 16. 45

Описанная система обеспечивает автоматическую адаптивную компенсацию текущих отклонений д! „ детали 1 соответствующими перемещениями шлифовальной бабки 10 и установленного на ней инструмента 3.

Поскольку для осуществления способа существенно относительное перемещение инструмента, возможна замена этого перемещения эквивалентным перемещением детали. В представленном на фиг. 4 и 5 примере осуществления способа, инструмент 3 относительно неподвижен, а шпиндель 17, несущий

4 деталь 1, смонтирован в корпусе 18, подвешенном на пружинном подвесе 19.

Кроме того, в этом варианте осуществления способа вспомогательная образцовая поверхность выполнена в виде штифта 20, закрепленного соосно со шпинделем 17.

В примере осуществления способа, приведенном на фиг. 6, абразивный инструмент заменен, как на фиг. 2, резцом 4, а магнитострикционный сердечник !4 катушки 13 выполнен в виде держателя резца; деталь 1 оринтирована вертикально и установлена на вращающемся столе 21, а образцовая поверхность вращения 6 расположена под столом в полости станины станка.

По функциональным признакам такое исполнение не отличается от описанных примеров.

Исполнение по фиг. 7 отличается от фиг. 6 только тем, что оно скомпоновано на токарном или токарно-лобовом станке с горизонтальным шпинделем.

В примере по фиг. 8, между образцовой поверхностью 6 и щупом 7 измерителя введена многоступенчатая балансирная уравнительная система в виде скобы 22, несущей балансиры 23, 24 и дополнительный измеритель 25 со щупом 26. !

Элементы 22-24 этой системы выравнивают погрешности образцовой поверхности вращения 6, что позволяет снизить требования к точности обработки этой поверхности. Наконец, в варианте по фиг. 9 и 10 деталь 1 продолговатой формы, например, вал или ротор, обрабатывают с независимым базированием обоих концов, например, в центрах (фиг. 10), в этом случае стойка 9 с элементами 7, 8 и элементами

22-26 смонтированы на суппорте станка и взаимодействуют с пояском обработанной поверхности 2, расположенным непосредственно за точкой. резания в направлении осевой подачи резца 4.

В этом случае измеритель 25 вырабатывает сигнал, соответствующий некруглости обрабатываемого сечения.

Этот сигнал посредством фазовращателя 27 приводится к фазе точки резания (смещается на угол g ), и после суммирования в блоке 28 с сигналом измерит ельного преобразователя 8 поступает, как это было описано выше, 6

l272585

6 в фильтр ll и далее в усилитель !2 и систем СПИД и качеству заготовки. катушку 13. Этот способ особенно актуален примеЭтот вариант способа позволяет нительно к тяжелым и уникальным станна станках нормальной точности полу- кам например к станкам для обработ5

Э У чить высокую точность обработки де- ки роторов газовых и паровых турбин, талей в поперечном и продольном. сече- электрогенераторов и мощных электрониях, снизить требования к точности - двигателей, каландровых валов, валотдельных узлов станков, жесткости ков прокатных станов и т.д.

1272585

12

1 272595

Фиг 8

И 1/

Мдб

М10

Составитель В. Жиганов

Редактор Л. Лашкова Техред M.Дидцк

Корректор М. Шароши

Заказ 5907 Тираж 970 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4