Способ обработки резанием циклоидальных поверхностей

 

Изобретение, относится к машиностроению и может быть использовано при механической обработке кулачков звездочек кулачковых дифференциалов транспортных средств и других деталей внедентроидного зацепления. Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа обработки резанием циклоидальных поверхностей и улучшение условий резания путем обеспечения обработки сопутствую1г1их циклоидальных поверхностей и эквидистант к ним при расположении инструмента по нормали к обработанной поверхности. Для этого заготовке и инструменту сообш;ают относительные вращения, а колебательное движение осуществляют возвратно-поступательным перемещением заготовки с амплитудой, определяемой по выражению I-COS(N-U t) , где S - амплитуда возв()атно-поступательного перемещения заготовки, мм; HJ - половина разности между максимальным и минимальным радиусами-векторами кривой, описываюп1ей профиль обработанной поверхности, мм; N - число ветвей обработанной поверхности, шт; ui - угловая скорость относительного враш;ения заготовки или инструмента, рад/с; t - время обработки, с, и перемещением мгновенного центра вращения заготовки по эллипсу. Отношение большой и малой полуосей эллипса устанавливают равным числу N. В процессе обработки возможно изменение числа К. 1 з.п. ф-лы, 17 ил. i (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 23 В 5/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3958047/31-08 .(22) 09.09.85 (46) 15.09.87. Бюл. М 34 (71) Московский автомеханический институт (72) И.Н.Федоренко, 0.È.Çÿìêoâ и А.Н.Васильев (53) 621.941 ° 1(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1! - 984823, кл. В 24 В 19/20, !982, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ 11ИКЛОИДАЛЪНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при механической обработке кулачков звездочек кулачковых дифференциалов транспортных средств и других деталей внецентроидного зацепления, Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа обработки резанием циклоидальных поверхностей и улучшение условий резания путем обеспечения обработки сопутствующих циклоидальных поверхнос„„SU„„1337202 А 1 тей и эквидистант к ним при расположении инструмента по нормали к обработанной поверхности. !!ля этого заготовке и инструменту сообщают относительные вращения, а колебательное движение осуществляют возвратно-поступательным перемещением заготовки с амплитудой, определяемой по выражению $=а (1-cos(N-û t)j где S

2 амплитуда возвратно-поступательного перемещения заготовки, мм; а2 — половина разности между максимальным и минимальным радиусами-векторами кривой, описывающей профиль обработанной поверхности, мм; N — число ветвей обработанной поверхности, шт;

ы — угловая скорость относительного вращения заготовки или инструмента, рад/с; t — время обработки, с, и перемешением мгновенного центра вращения заготовки по эллипсу, Отношение большой и малой полуосей эллипса устанавливают равным числу N. В процессе обработки возможно изменение числа И, 1 з,п. A-лы, 17 ил.

0M =:- „-à cos(N у ), Число ветвей кривой находится из

55 следующей занисимости:

N=(K-1,, 4) ) где К=

1 133720

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при механической обработк» кулачков звездочек кулачконых дифференциалов транспортных средств и других деталей ннецентроного зацепления.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа и улучшение условий резания путем обеспечения обработки сопутствующих циклоидальных поверхностей и эквидистант к ним при расположении инструмента по нормали к обработанной поверхности.

) 5

На фиг. 1 приведена схема образования эпициклоиды; на фиг, 2 — схема образования гипоциклоиды; на фиг.3 схема образования кривой, сопутствующей эпи(гипо)циклоиде, и экнидистант

20 к ней; на фиг. 4 — схема построения центрового и фактических профилей кулачков звездочек дифференциала; на фиг. 5 — схема обработки профиля кулачка при неподвижной оси заготовки;

25 на фиг. 6 — то же, при неподвижной оси инструмента; на фиг. 7 — схема обработки профиля кулачка инструментом, совершающим качательное движение и установленным по нормали к об30 рабатынаемой поверхности; на фиг.8 схема определения положения мгновенного центра вращения заготовки; на фиг. 9 — схема обработки профиля кулачка неподвижным инструментом, установленным по нормали к обрабатына- З5 емой поверхности за счет дополнительной ориентации заготовки; на фиг.10 схема обработки сопутствующих циклоидальных поверхностей и эквидистант к ним; на фиг. 11 — устройство для осуществления способа; на фиг. 12 сечение А-А на фиг. 11; на фиг.13 сечение Б-Б на фиг ° !1; на фиг. 14 схема работы механизма, осуществляющего возвратно-поступательное пере- 45 мещение оси заготовки; на фиг. 15 схема работы механизма, осуществляющего установку инструмента по нормали к обрабатываемой поверхности; на фиг. 16 — точный и скорректированные 50 профили кулачка звездочки дифференциала; на фиг. 17 — схема коррекции обрабатываемого профиля.

Способ осуществляют следующим образом.

Кривые, описываемые различными точками катящегося круга по неподвижной окружности, получили название циклоидальных кривых. В зависимости

2 2 от положения выбранной точки на ка— тящемся круге и его расположения относительно неподвижной окружности получается тот или иной нид циклической кривой.

Эпициклоида (фиг. 1) описывается точкой М производящей окружности при ее внешнем качения без скольжения.по неподвижной окружности 2.

Гипоциклоида (фиг, 2) описывается точкой М производящей окружности

1 при ее внутреннем качении без скольжения по неподвижной окружности 2.

Свяжем центры производящей окружности 1 и неподвижной окружности 2 подвижным радиальным лучом ОК и будем проектировать точку М на этот

1 луч. Ее проекция — точка М вЂ” опишет кривую, которую принято называть кривой,. сопутствующей эпи(гипо)циклоиде. Обозначим сумму радиусов подвижной окружности r и неподвижной окружности R через а, а„=Б+г, для гипоциклоиды à,=R-г.

Обозначим через а расстояние от точки М до центра подвижной окружности точки К. Рассмотрим циклоидальные кривые как траекторию точки M (фиг.3) находящейся на конце одного из двух шарнирно связанных между собой звеньев а„ и а, вращающихся с истинными угловыми скоростями ы, и ы . Вве

1 — ш, тогда u! — К ы .

В зависимости о-:. значений К можно получить две группы кривых: эпициклоиды, если К ) 0 (одинаковое направление вращения звеньев), и гипоциклоиды> если К 4 0 (разное направление вращения звеньев) ° Проекция точки М на направление звена а„ вЂ” точка М вЂ” опишет кривую, сопутствующую эпи(гипо) циклоиде. Уравнение кривой в полярной системе координат будет следующим: где

N — число ветвей получаемой кривой (применительно к дифференциалу — количество кулачков звездочек дифференциала).

133

Если совместить с точкой M рабочую часть режущего инструмента — вершину плоского резца — и сообщить невращающейся заготовке с центром в точке 0 осевую подачу, то образуется цилиндрическая поверхность D-D с направляющей линией в виде кривой, сопутствующей эпи(гипо)циклоиде. Назовем эту поверхность сопутствующей циклоидальной поверхностью и будем пользоваться этим термином в дальнейшем. Если совместить с точкой M ось круглого резца, фрезы или шлифовального круга радиусом В,то образуется ци-! линдрическая поверхность Р-P или P -P с направляющей линией в виде эквидистанты к кривой, сопутствующей эпи(гипо)циклоиде. Эти поверхности будем в дальнейшем называть эквидистантами к сопутствующей циклоидальной поверхности.

Кулачковый дифференциал образуется при помощи синтеза двух кулачковых механизмов, имеющих один общий толкатель.

В автомобилестроении для толкателя кулачковых дифференциалов принят термин "сухарь", который будет использоваться в дальнейшем, В кулачковых дифференциалах с радиальным расположением сухарей профиль последних образован дугами окружностей. В этом случае центр профиля сухаря при движении кулачка описывает кривую, отстоящую от профиля кулачка на расстоянии В, равном радиусу дуги окружности профиля сухаря — центровый профиль кулачка. Фактический профиль кулачка получается построением равноотстоящей кривой (эквидистанты) к центровому профилю, причем каждому центровому профилю соответствуют два фактических профиля кулачков наружной и. внутренней звездочек (фиг. 4). В качестве центровых профилей звездочек кулачковьгх дифференциалов используются кривые, сопутствующие эпи(гипс)циклоиде, а в качестве фактических профилей — эквидистанты к ним.

Использование этих кривых улучшает эксплуатационные качества автомобиля, так как передаточное отношение между внутренней и наружной звездочками дифференциала при неподвижном сухаре всегда равно единице и, следовательно, распределение крутящих моментов на ведущие колеса при

7202 заблокированном дифференциале одинаково, В существующих станках ось инструмента, как правило, неподвижна, или осуществляет продольное или поперечное движение, Поэтому обеспечить обработку звездочек дифференциала применением схемы, представленной на фиг. 3, практически не представляется возможным, .Для создания кинематической схемы, отвечающей практическим условиям работы станков, воспользуемся преоб15 разованием этой схемы.

Применим метод обратимости движений.

Придадим заготовке, звеньям а„ и а дополнительную скорость — и, тогда звено а останавливается, заготов20

1 ка вращается относительно оси О со скоростью 1, звено а вращается вокруг оси К со скоростью (К-1)м =N я (фиг. 5).

Таким образом, при вращении заготовки вокруг неподвижной оси 0 с угловой скоростью ы межцентровое расстояние инструмента, расположенного в точке M, и заготовки равно (/

0М =а„-à cosi,N-q ), 30 что соответствует уравнению кривой, сопутствующей эпи1гипо)циклоиде.

При такой схеме обработки ось инструмента совершает продольное пере35 мещение в соответствии с зависимостью

$=а (1-соя(11 K )), где y= u>t, межцентровое расстояние инструмента, расположенного в подвижной точке Yi,,и заготовки равно

0M =а„-а,. cos(N с ), что также соответствует уравнению кривой, сопутствующей эпи(гипс)циклогде =ий, что нежелательно иэ-за большой массы инструментальных бабок.

40 Эту схему также можно преобразовать (фиг. 6).Для этого ось инструмен-, I та M делаем неподвижной, à ось заготовки 0 заставим совершать продольное перемещение в соответствии с той же

45 зависимостью, с которой ранее перемещалась ось М .

Таким образом, при вращении заготовки со скоростью ы вокруг оси О, совершающей перемещение в соответст50 вии с зависимостью

1337? иде. Следует отметить, что направление вращения звена а, не влияет на закон изменения межцентрового расстояния, а следовательно, и на про5 филь получаемой кривой, так как функция cos четная.

По схеме обработки, представленной на фиг, 6, возможна обработка кулачков звездочек дифференциалов инструментом, имеющим размеры, определяемые радиусом В дуги окружности профиля сухаря: резцом с режущей кромкой, заправленной по радиусу В, фрезой, шлифональным кругом радиуса Гс.

В процессе обработки происходит износ инструмента, его правка, перезаточка, а следовательно и изменение радиуса Бс. Обработка инструментом с измененным радиусом B приведет к с 20 изменению профиля кулачков звездочек, что ограничивается допуском на деталь. Так как требования к точности кулачков звездочек очень высоки, то при обработке по такой схеме необхо25 дима частая смена инструмента, что снижает производительность и повышает расход режущего инструмента.

Кроме того, минимальный радиус кривизны звездочек дифференциала, а

30 следовательно, радиус инструмента, которым может производиться обработка звездочек (для фрезеронания и шлифования), значительно больше радиуса

Вс дуги окружности профиля сухаря.

Применение инструмента с максимально допустимым радиусом повышает жесткость системы СПИД и увеличивает точность обработки, Из вышеизложенного следует, что необходимо создание такого способа 40 обработки, при котором профиль кулачков звездочек не зависел бы от величины радиуса инструмента. Это можно обеспечить, расположением инструмента по нормали к обрабатываемой 45 поверхности, т.е. обеспечить такую относительную ориентацию изделия и инструмента, что нормаль к обрабатываемой поверхности всегда проходит через обрабатываемую в данный момент 50 точку и ось инструмента.

Воспользуемся тем, что нормаль и-и к кривой D-D, сопутствующей эпи(гипо)циклоиде, и к ее эквидистантам

I I

P-Р и Р -Р, которые являются факти- 55 ческими профилями кулачков звездочек, в данной точке M проходит через точ1 ку M, формирующую кривую D-D u через мгновенный центр Р вращения за02 готовки (фиг, 7). Соответствующие точке М точки А фактического профиля кулачков зне. дочек находятся на нормали и-и на расстоянии Вс, равном радиусу дуги окружности профиля сухаря, от точки М . Если точка А располагается между точками M и Р, то ! она принадлежит профили P-P внутренней звездочки. Если точка А располагается с противоположной стороны от точки М, то она принадлежит профилю

P -Р наружной звездочки.

Определяем траекторию перемещення мгновенного центра P вращения заготовки, совершающей сложное движение по схеме, предстанленной на фиг, 6, Из теоретической механики известно, что мгновенный центр вращения звена (в нашем случае заготовки) располагается на пересечении перпендикуляров к напранлениям скоростей точек звена. Скорость любой точки заготовки будет складываться из скорости V ïoñòóïàòåëüíoão перемещения оси 0 заготовки и скорости V вращения заготовки вокруг своей оси

О. Результирующая скорость V есть геометрическая сумма этих двух скоростей (фиг. 8).Определим для днух точек изделия 0 и M скорости V u

1

V . Для точки М

dig dH

V,= -- ..Ed

1 dt, dq с11; dy ъ но откуда

dH

=11 а . ззп(Х p) V =(11.а

dv г ъ 1 зiп(И q,! ) .i>, — — г cos(I )).

Для точки 0: (N a, г s -Ì I g ) ) гг =О.

Проведем перпендикуляры к резульI тирующим скоростям ч в точках 0 и М

Точка пересечения перпендикуляров точка Р, Треугольники ОМ Р и M TD подобны, так как их стороны взаимно перпендикулярны. Из подобия следует:

7 nI1 (1 )) («зТ1

1337202

-a„cos(I y )), 0P=N о.> sin(N g ), КО=а сos(N q ),, 5

Координаты точки Р в .системе координат ХКУ будут равны х =КО=а соя(Г1.p),, у =OP=N а sin(N.q ), при (N,у)=0

10 при (N.q )=90О х =0 (y = a> °

Докажем, что при любых значениях угла u точка Р принадлежит эллипсу с центром в точке К, малая полуось которого совпадает с осью Х и равна а=а, а большая полуось совпадает с осью у и равна b=I а . Уравнение эллипса имеет следующий вид: х2

+ "- =1 а b

25 откуда имеем

= — а x

Ь а

Подставляем в это уравнение х,ра cos(N у), b=N а2

a-az, в результате преобразований получаем у=Г1-1а (1-cos (N-Ч ))=Г1 а sin(N.y ), Эта величина соответствует значению у =N a2 sin(N Ч ).

Таким образом точка Р с координатами х =а .сов(N.4 ) у =N.а sin(N- g) 45

N а sin(N g)

cosgN y принадлежит эллипсу с центром в точке

К, имеющему полуоси а=а и Ъ=N .а>, Обозначим этот эллипс через f . Мгновенный центр Р вращения заготовки перемещается по эллипсу i, центр кото50 рого расположен в точке К, с полуосями а> и Na<, причем направление перемещения будет противоположным направленив вращения детали (фиг. 7).

Угол j ìåæäó радиусом-вектором кривой D-D и нормалью n-n определяется 55 из следующей зависимости:

Нормаль n-n можно представить как кулису M P шарнирно связанную в точ( ке М со звеном а ; по кулисе перемещается ползун Р, соединенный с кривошипом KP переменной длины (фиг, 7).

Преобразуя этот механизм, останавливаем звено М P. При этом заготовка ориентируется таким образом, что нормаль n-n к поверхности D-D и к экви-! дистантным ей поверхностям P-P u P—

P всегда располагается вдоль заранее выбранного направления звена М Р, Рас/ полагая ось инструмента С на звене (М Р на расстоянии от точки М и имея возможность перемещения инструмента вдоль звена М Р, с целью компенсации износа инструмента, получаем схему обработки, при которой профиль кулачков не зависит от величины радиуса инструмента (фиг.9).

Сравнивая схемы на фиг. 7 и фиг.9, позволяющие получить один и тот же профиль, мы видим, что в первом случае заготовка совершает сложное вращательно-поступательное движение, а инструмент дополнительно ориентируется (совершает качательное движение вместе со звеном Г1 P).

Во втором случае остается сложное вращательно-поступательное движение заготовки и дополнительная ориентация заготовки (качательное движениевместе со звеном М К), инструмент

I при этом остается неподвижным. Качательное движение инструмента нежелательно из-за большой массы инструментальных бабок, кроме того, в этом случае необходимо обеспечить кинематическую связь между бабкой изделия и бабкой инструмента, Поэтому предпочтительнее схема, представленная на фиг, 9. IIs-3a anomo sHa eHHs pas мера а конструирование устройства по этой схеме затруднено.

Для ее конструктивного выполнения применим принцип подобия.

Перенесем ползун P в точку P

I (фиг. 10) . Из подобия d M РК и aM Р К следует, что положение нормали n-n остается неизменным. Увеличивая звено а в A pas и, соответственно, полу1 оси а> и N.а в Л раз, получим схему, подобнув схеме обработки, представленной-на фиг. 9, Схема, представленная на фиг. 10 определяет способ обработки сопут1337202

10 ствующей циклоидальной поверхности

D-D и эквидистантных к ней поверхносI тей Р-P и Р -P

Предлагаемый способ позволяет обрабатывать сопутствующие циклоидальные поверхности и эквидистанты к ним с более высокой точностью, без применения каких-либо корректирующих механизмов j в отличие DT изве ст ного 9 I де сопутстВующие циклоидальные поверхности можно рассматривать как скорректированные трохоидальные поверхно сти, Обработка сопутствующих циклоидаль ных поверхностей возможна за счет возвратно-поступательного перемещения оси О заготовки в соответствии с зависимостью S=a (1-cos(I ь 2,)) с одноаременным равномерным вращением заготовки вокруг своей оси О.

При предлагаемом способе обработки профиль сопутствующих циклоидаль-. ных поверхностей не зависит от величины радиуса инструмента, что достигается расположением нормали всегда вдоль заранее выбранного направления и возможностью перемещения оси инст— румента вдоль этого же направления, Расположение нормали всегда вдоль заранее выбранного направления возможно, благодаря дополнительной ориентации заготовки, осуществляемой перемещением мгновенного центра вращения заготовки по эллипсу, у которого отношение большой и малой полуосей равно числу ветвей обрабатыва— емой поверхности.

Данный способ обработки предусматривает возможность коррекции профиля сопутствующих циклоидальных поверхностей, что необходимо для устранения возможных отклонений от формьг профиля из-за погрешностей изготовления устройства, осуществляющего этот способ, а также изменения условий режимов обработки, связанных с изменением деформации системы

СПИД. Коррекцию профиля производят, изменяя отношение большой и малой полуосей эллипса, по которому перемещается точка Р относительно точки К (При этом нормаль к поверхности не располагается вдоль заранее выбранного направления и,следовательно, ось инструмента не находится на нормали к обрабатываемой поверхности, Отклонение оси инструмента от нормали к обрабатываемой поверхности приведет лесо 25 имеют одинаковое число зубьев, Z -=Z Число зубьев колеса 19 в

24 два раза больше числа зубьев шестерни 23 Z =2Z, На шейке 17 вала 15

19 23

50 в подшипниках установлен рычаг 26, в расточке 27 которого в подшипниках установлен вал 28, на котором жестко закреплены колесо 29 и шестерня 30.

Колесо 29 входит в зацепление с ше5б стерней 31,жестко закрепленной на шейке 17 вала 15. Шестерня 30 входит в зацепление с колесом 32, жестко связанным со шпинделем 18, 10

?б

40 к коррекции профиля сопутствующей циклоидальной поверхности.

Способ может быть осуществлен устройством (фиг. 11!, содержащим неподвижный корпус 3, в котором на соосных штангах 4 и 5 установлен подвижный корпус 6. Общей осью штанг 4 и 5 яв, ( ляется ось М . В корпусе 6 установлен получающий вращение от привода

7 вращения через ременную передачу 8 и зубчатые колеса 9-)2 вал 13 (фиг. 1?). Осью вращения вала 13 является ось К. Расстояние между осями М и K равно а . Внутри вала

13 с эксцентриситетом а /2 выполне2 на расточка 14, в которой в подшипниках установлен вал 15,осью вращения вала 15 является ось О ° Внутри ( вала 15 с эксцентриситетом а /2 вы2 полнена расточка 16 ° С одной стороны вала 15 также с эксцентриситетом а /

/2 выполнена шейка 17, Б расточке 16 установлен в подшипниках шпиндель 18.

Осью расточки 16, шейки 17 и осью вращения шпинделя 18 является ось О.

Сборка валов произведена таким обра-! f зом, что оси М, К, О, О расположены в одной плоскости; оси О и О расположены между осями M и К; расстояние между осями К и О равно а2 . На корпусе 6 крепится неподвижно зубчатое колесо 19, ось которого совпадает с осью К вращения вала 13, На валу 13 жестко крепится водило 20, в расточке 21 которого в подшипниках установлен вал 22, на котором жестко закреплены шестерни 23 и 24. Шестерня

23 входит в зацепление с неподвижным колесом 19, а шестерня 24 — с зубчатым колесом ?5, закрепленным жестко на валу 15. Сборка зубчатых колес

19, 23-25, водила 20 с валами 13 и

15 произведена таким образом, что оси К, 0 и ось вала 22 расположены в одной плоскости. Шестерня 24 и ко133720

Таким образом шейка 17 вала 15 связана со шпинделем 18 зубчатой передачей, состоящей из шестерни 31, колеса 29, шестерни 30 и колеса 32, () с общим передаточным отношением (i=

=N), равным числу ветвей обрабатываемой поверхности. На шпиндель 18 крепится держатель 33 с заготовкой

34, так что ось вращения О шпинделя является и осью вращения держателя 33 и заготовки 34. В подвижном корпусе 6 установлен кривошип 35, осью вращения которого является ось К

Кривошип 35 кинематически связан с валом 13 зубчатой передачей, состоящей из колес 12, 36 и 37 с общим передаточным отношением i=l, Расстояние между осями M и К равно Ла„. С обеих сторон (на фиг. 11 изображено с одной

20 стороны) на кривошипе 35 имеются пальцы 38, закрепленные на расстоянии Н=

1)+1

= --,— -h. а от оси К кривошипа. На г пальцах 38 шарнирно закреплены шестерни 39, которые входят в зацепление с внутренними шестернями 40, жестко связанными с корпусом 6. Число зубьев внутренней шестерни 40 в два раза больше числа "ó.áüåâ шестерни 39, Z =

@ 30

=2Е, . На шестернях 39 на расстоянии

N — 1 р= — — М а. от оси шестерен жестко

2 2

f закреплены оси 41 с общей осью P

Сборка произведена таким образом, что ось пальцев 38, ось Р и К рас- 35 положены в одной плоскости, причем ось Р находится между осью пальцев

38 и осью К . На осях 41 установлены шарнирно ползуны 42, которые переме)щаются в прямолинейных направляющих пазах 43 неподвижного корпуса. Продольная ось пазов 43 в начальном положении находится в одной плоскости с осями К, M и К (на фиг. 11 — то плоскость чертежа). Ось С инструмен- 45 та 44 расположена на продольной оси пазов 43 на расстоянии М С=Рi -R инст от оси M и имеет возможность перемещения в направлении продольной оси пазов 4 с целью наладки на размер в 50 зависимости от диаметра инструмента;

Обработку поверхностей при помощи предлагаемого устройства можно вести или с коррекцией профиля обрабатываемой поверхности, или без коррекции.

При обработке с коррекцией на рычаге

26 устанавливают в радиальном направлении плоскую линейку 45. Рычаг 26 покачивается относительно оси О. Ка-.

2 )2 чание рычага 26 осуществляется допойнительным кривошипом 46 с пальцем 47, закрепленным на расстоянии г от оси дополнительного кривошипа 46 ° Криво- шип 46 связан кинематически с валом

13 зубчатой парой 12 и 36 с передаточным отношением i=-1. Между плоской линейкой 45 и кривошипом 46 осуществляется силовое замыкание при помощи пружины 48 (фиг, 13).

В рычаге 26 выполнен радиальный направляющий паз 49, При обработке без коррекции профиля линейку 45 снимают с рычага 26. На корпус 6 крепится палец 50, который входит в паз 49, не давая возможности рычагу 26 поворачиваться относительно оси О, но оставляя возможность возвратно-поступательного перемещения рычага 26, вместе со шпинделем 18.

Устройство для реализации способа работает следующим образом. Вал 13 вращается с постоянной скоростью (N.û ) от привода 7 вращения, где N— число ветвей обрабатываемой поверхности. Водило 20 вращается вместе с валом 13. При этом шестерня 23 обегает неподвижное колесо 19 и через зубчатую пару 24 и 25 передает вращение валу 15. Передаточное отношение между валами 13 и 15 i=. — 1. На фиг.14 схематически показаны два положения работы механизма. В начальном положении оси M, К, О и О расположены в одной плоскости, сплошными линиями показаны начальные положения вала

15 с осью О, шпинделя 18 и эксцент( ричной шейки 17, принадлежащей валу

15, с общей осью О. Пунктирной линией показаны промежуточные положения вала

15 с,осью О,, шпинделя 18 и шейки 17

1 с осью О; при повороте вала 13 на угол (N.V) ° Вал 15 совершает сложное движение. Его ось О вращается со скоt ростью (N ы) вокруг оси К вала 13, а сам вал 15 вращается с истинной скоростью (-И.u>). При повороте вала

13 на угол (N q), ось О занимает положение 0;. Так как валы 13 и 15 вращаются с противоположнонаправленными, но равными по абсолютной величине скоростями, то вал 13 поворачивается на угол (-N.ч ). Общая ось О шейки 17, шпинделя 18, заготовки 34 занимает положение О . Так как эксцентриситеты 00 =0 К=а /2 то и 0,0 =0; К=а /2, т.е. треугольник О;О;К равнобедренный.

Следовательно, ось О возвратно-поступательно перемещается в направлении

37202 14

=, « (N-<) Следовательно, межцентроное рас( стояние между осями М и О при указанном положении механизма равно

1П

ОИ =а -à сон(И 1 )

Это уравнение совпадает с уравнением кривой, сопутствующей зпигипоциклоиде, Так как шейка 17 принадлежит валу 15, то она вращается вокруг своей оси О также со скоростью (-Ии). Шейка 17 кинематически связана со шпинделем 18 зубчатой передачей 3.1, 29, 30 и 32 с общим передаточным. отношением (i=N), равным числу ветвей обрабатываемой кривой, Следовательно, шпиндель 18 с заготовкой

34 вращается вокруг оси 0 со скоростью (-ы). Схема, представленная на фиг, 14, полностью соответствует теоретической схеме обработки, изображенной на фиг, b, позволяющей вести обработку сопутствующих циклоидальных поверхностей и экнидистант к ним. При вращении криношипа 35 со скоростью (И».3) шестерня 39 обегает жестко связанную с корпусом б внутреннюю шестерню 40, вращаясь при этом с истинной угловой скоростью ( (-N.ы ) . При этом ось Р перемещается по эллипсу (фиг. 15). Размер малой полуоси равен

?О

ЗО

Размер большой полуоси ранен В+

+Р= A.N а2. Ползун 42, шарнирно закреI пленный на оси Р, перемещается по прямолинейному пазу 43 неподвижного корпуса 3, заставляя корпус 6 вместе с заготовкой 34 покачиваться относительно оси M

Кривошип 35, пальцы 38, шестерни

39 и 40, оси 41, ползуны 42 и направляющие пазы 43 представляют собой механизмы поворота подвижного корпуса 6. Благодаря ему достигается постоянство углов резания в процессе обработки. Этот механизм поворачивает корпус 6 вместе с заготовкой 34 относительно оси M таким образом, что нормаль к обрабатываемой поверхности всегда проходит через обраба50

13 I3

М К. Из треугольника 0 0.К определим

1 сторону О; К: () К= — сон(И» )+ — сон(». )=

N+1 N-1

Р-y= - - A а — --,— à =it à

2 2 2 2 тываемую 13 цаи1»ый момент точку и ось (," инструмента.

Заложенные н ко»»струкпии устройI ства размеры: между осями К и М

< I

I а, между осями М и К вЂ” > aI, расположение этих oc:ей н одной плоскости; перемещение оси О заготовки 34 н этой плоскости н соотнетстнии с заI висимостью ОМ =а, -а. сон(1 ч !; нра—

2 щение заготовки 34 вокруг оси О со скоростью (-ы); перемеще1»ие общей

1 оси Р осей 41 по эллипсу с полуосями

»..а и N A а„с центром эллипса ,. f

2 осью К, причем направление перемещения противоположно направлению вращения заготовки 34, перемещение ползунов 42, шарнирно закрепленных на осях 41 по прямолинейным направляющим пазам 43 неподвижного корпуса 3, что вызывает покачивание корпуса 6 вместе с заготовкой 34 относительно

I оси М, расположение оси С инструмента ч4 на продольной оси пазов 43 с возможностью перемещения вдоль нее нсе это полностью соответствует способу обработки (фиг, 10), позволяющему вести обработку сопутствуюг1их циклоидальных поверхностей и эквидистант к ним.

Размеры а„, а, Р, и число кулачУ кон звездочек определяются по чертежам звездочек дифференциала. Беличи:»а РаДИУСа ИНСтРУМеита (В „„) ОПРЕделяется по минимальному значению радиуса кривизны профилей звездочек, описанных по экнидистантам к кривой, сопутствующей зпи(гипо)циклоиде.

Беличина коэффициента выбирается иэ конструктивных соображений.

Устройство позволяет обрабатывать как внутренние поверхности, так и наружные. На фиг. 10 инструмент, изоб. раженный сплошной линией, обрабатывает наружную поверхность, а инструмент, изображенный пунктирной линиейвнутреннюю поверхность, За один оборот заготовки обрабатывается Н кулачков звездочки дифференциала. Обработку при помощи предлагаемого устройства можно вести на токарном станке, расположив вершину резца на продольной оси прямолинейных пазов 43 (на .фиг. 9 — ось и-и) и придав резцу подачу вдоль оси О заготовки 34. При

t совмещении ве!зшины резца с осью M образуется сопутстнующая циклоидальная поверхность D-1). Когда вершина ( резца смещена относительно оси М на какую-то величину вдоль оси n-n, то

15 133 образуются эквидистанты к этой поверхности P-P u P -P . Обработку можI I но вести и на фрезерном и внутришли- фовальном станках, расположив ось С инструмента 44 на продольной оси прямолинейных пазов 43 и придав инструменту вращение. При размещении оси

С инструмента на оси n-n так, что периферия инструмента проходит через

I ось М,образуется сопутствующая циклоидальная поверхность D-D. Когда ось С инструмента смещена относительно этого положения на какую-то величину вдоль оси и-и и периферия инструмента не проходит через ось М, образуются эквидистанты к этой поверхности P-P и P --Р . Так как нормаль

n-n к поверхности (D-D; P-P; Р -P ) в обрабатываемой точке (М, А) всегда проходит через эту точку и ось ин— струмента, то возможно применение инструмента максимально допустимого диаметра, определяемого минимальным радиусом кривизны профиля, Это повышает жесткость системы СПИД. После правки шлифовального круга и перезаточки фрезы меняется радиус инструмента. Сместив ось С инструмента вдоль оси n-n на величину изменения радиуса в сторону заготовки, продолжают обработку. Многократное использование инструмента снижает его расход. При токарной, фрезерной и шлифовальной обработке из-за расположения инструмента по нормали к обрабатываемой поверхности обеспечивается постоянство углов резания, что уменьшает шероховатость обрабатываемой поверхности.

Обработку поверхностей при помощи устройства можно вести без коррекции формы направляющей линии обрабатываемой цилиндрической поверхности и с коррекцией формы направляющей линии обрабатываемой цилиндрической поверхности, При возвратно-поступательном движении шейки 17 в направлении M К рычаг 26 вместе с шейкой 17 также перемещается в направлении M К, но так как он закреплен на шейке шарнирно, то имеет возможность поворачиваться относительно оси О. При обработке без коррекции рычаг 26-не поворачивается относительно. оси О. В этом случае палец 50, ось которого находится в одной плоскости с осями К и М, закреплен на корпусе 6 и входит в ра16

7202

45 ?, II, III и т.д., которые соответст50

5

40 диальный паз 49 рычага 26, лишая рычаг 26 одной степени свододы, т.е. препятствуя повороту относительно оси О, линейка 45 при этом снята с рычага 26. Предусмотреть возможность коррекции необходимо с целью устранения возможных отклонений от формы профиля из-за погрешностей изготовления самого устройства, а также изменения условий режимов обработки, связанных с изменением деформации системы СПИД. Коррекция. формы направляющей линии обрабатываемой цилиндрической поверхности в предлагаемом устройстве может быть произведена двумя способами.

При первом способе палец 50 снят с корпуса 6, а линейка 45 установлена на рычаге 26. При вращении дополнительного кривошипа 46 палец 47 находится в постоянном контакте с линейкой 45, который обеспечивается пружиной 48, а рычаг 26 покачивается относительно оси О. Так как скорость вращения кривонипа в N раз больше скорости вращения заготовки, то за один оборот заготовки происходит N покачиваний рычага 26. При повороте рычага 26 вокруг оси О зубчатое колесо 29, обегая шестерню 31, получае1 дополнительную угловую- скорость, направление которой зависит от направления поворота рычага, Соответственно дополнительную угловую скорость получает через шестерню 30 и колесо

32 заготовка 34. Дополнительный поворот заготовки 34 вызывает коррекцию формы направляющей линии обрабатываемой цилиндрической поверхности (фиг, 16).

Сплошной линией на фиг. 16 показан точный профиль кулачка звездочки дифференциала, а пунктирными линиями— скорректированные профили. В точках вуют впадинам и выступам кулачков, точный профиль совпадает со скорректированными, так,как угловые коорди180 360 наты этих точек Π†-- — — и

N N т.д. соответствуют повороту дополни тельного кривошипа 46 на углы О, 180

О

360 и т.д. При таких положениях кри- вошипа 46 ось пальца 47 находится в одной плоскости с осью О и осью кривошипа 46, отсутствует поворот рычага

26 относительно оси О, нет дополнительного поворота заготовки 34,следо17 133 l вательно, и коррекции. На фиг. 16 показаны два скорректированных профиля — а и б, При расположении в начальном положении пальца 47 (паказан на фиг. 11 сплошной линией) с одной стороны от кривошипа получается профиль а. При расположении в начальном положении пальца 45 (показана пунктирной линией) с другой стороны ат кривошипа получается профиль б. Изменяя величину r кривошипа 46, меняют амплитуду изменения скорости заготовки 34 и, соответственно, величину коррекции. При прямолинейной поверхности линейки 45 скорость вращения заготовки 34 изменяется па синусоидальному закону. Применяя линеику

45 с профильной поверхностью, получают изменение скорости вращения заготовки 34 па другим законам, и следовательно, регулируют величину коррекции на всем профиле„

Второй способ коррекции формы направляющей линии обрабатываемой цилиндрической поверхности заключается в изменении расстояния Р между осью

1 пальца 38 и осью P оси 41 в механизме поворота корпуса 6, для чего на шестерне 39 предусмотрена ре.гулиравка расположения оси 41. При изменении величины Р меняется отношение большой и малой полуосей эллипса, па которому перемещается ась Р и, следовательно, траектория ее перемещения.

На фиг. 17 показаны траектории перемещения двух точек, принадлежащих шестерне 39. Точка А расположена на расстоянии р от оси па.пьца 38, а точка В расположена на расстоянии р, ат

| оси пальца 38. Совместив ось Р с точкой А, мы обеспечим установку инструмента по нормали к обрабатываемой поверхности н получим точный профиль кулачка звездочки, который показан на фиг. 14 сплошной линией.. В начальном положении, т.е. при повороте кривошипа 35 на угол 1. 1=0, а также при повороте кривошипа 35 на угол N-v =180, 360 и т.д., что соответствует соответственно впадинам и выступам кулачков, точки А и В расположены в одной плоскости с осяI I ми МиК,,угол y= у,=0, нормаль проходит через точки М и К, Следовательно, в этих положениях изменение величины р не оказывает влияния иа установку инструмента по нормали к обрабатываемой поверхности и не вы7202 18 зывает коррекции профиля. При повороте кривошипа 35 на угол (1Ф ), отличный от 0, 180, 360 и т.д., точки

А и Б занимают различное поЛожение, Угол, который является углом между радиусом-нектаром кривой и нормалью к кривой в данной точке, определяет (см. фиг. 10) дополнительную ориентацию заготовки (поворот вместе со звеном M К вокруг оси И ).

Этот поворот совмещает нормаль

n-n к кривой с направлением продольной оси пазов 43 неподвижного корпуса 3, на которой установлена ось С инструмента. Совместив ось P с точкой В, получим иную ориентацию заго-! тавки (поворот вместе со звеном М К

t вокруг оси М не на требуемый угол, а на отличный ат него угол y . В

1 этом случае нормаль n-n не совпадает с продольной осью пазов 43, следовательно, ось С инструмента не находится на нормали к обрабатываемой поверхности, что приводит к коррекции обрабатываемого профиля.

Сочетание двух способов коррекции расширяет возможности коррекции и увеличивает точность обрабатываемых поверхностей.

Формула изобретения

8=а (I-cos(N-w t)j где S — амплитуда возвратно-поступательного перемещения заготов. ки, мм, а — половина разности между максимальным и минимальным радиусами-векторами кривой, аписывающеи профиль обработанной поверхности, мм;

1, Способ обработки резанием циклоидальных поверхностей, согласно

35 которому заготовке или инструменту сообщают относительные вращения и колебательное движение, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей

4С и улучшения условий резания путем обеспечения обработки сопутствующих циклаидальных поверхностей и эквидистант к ним при расположении инструмента по нормали к обработанной

4 поверхности, относительное колебательное движение осуществляют возвратнопоступательным перемещением заготовки с амплитудой, определяемой по выражению

19 133720

N — число ветвей обработанной поверхности;

ы — угловая скорость относительного вращения заготовки или инструмента, рад/с; время обработки, с, и перемещением мгновенного центра вращения заготовки по эллипсу, у которого отношение большой и малой по2 20 луосей равно числу ветвей обработанной поверхности, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности и получения модифицированных сопутствующих поверхностей и эквидистант к ним, в процессе-обработки изменяют отношение большой и малой полуосей эллипса. нлоода

1337202

1337202

1337202

1337202

1337202

1337202

1 1372О.

Составитель В.Семенов

Техред М.Дидык

Корректор В.Бутяга

Редактор Э.Слиган

Заказ 4080/13

Тираж 974 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб,, д. 4/5

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