Способ обработки сложных поверхностей

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при фрезеровании сложных криволинейных поверхностей на трехкоординатных станках с числовым программным управлением. Цель изобретения - повьшение производительности и качества обработки. Обработку ведут фрезой со сферической режущей кромкой. Обработку начинают с центральной части поверхности и перемещают к периферии замкнутыми строчка - ми, эквидистантными граничному контуру поверхности. Шаг между строчками определяют по зависимости

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) 4 А1 (5D 4 В 23 С 3/16

"(1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПОВЕРХН0СТЕА (57) Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть исопределяют по зависимости

S= 6(R-в) e((K cosa!. -cos p ) сав gs(cos ee +Kcosp) 1; ((К савЫ -cos fh ) +(савы+Каса))) с

Ж (21) 4148614/25-08 (22) 18.11.85 (46) 07.05.88. Бюл. К- 17 (72) M.Т. Константинов, Г.Г. Гиниятуллин и Ф.3. Иуртазин (53) 62 1.914.37(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1024184, кл. В 23 С 3/18, 1982. где () — допустимая высота микронеровностей шероховатости; R — радиус сферической режущей кромки фрезы;

К вЂ” угловой коэффициент, определяющий направление движения фрезы;

cos()(cosP cosg — направляющие косинусы вектора нормали в точке касапользовано при фрезеровании сложных криволинейных поверхностей на трехкоординатных станках с числовым программным управлением. Цель изобретения — повьппение производительности и качества обработки. Обработку ведут фрезой со сферической режущей кромкой. Обработку начинают с центральной части поверхности и перемещают к периферии замкнутыми строчками, эквидистантными граничному контуру поверхности. Шаг между строчками ния фрезы и обрабатываемой поверхности. Такая схема формообразования предусматривает более рациональную схему перемещения инструмента и обеспечивает достижение равномерной шероховатости на всей обработанной поверхности. 5 ил.

1393548

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при фрезеровании сложных криволинейных поверхностей на

5 трехкоординатных станках с числовым программным управлением.

Цель изобретения — повышение производительности и качества обработки за счет более рациональной схемы перемещения инструмента и обеспечения более. равномерной шероховатости на всей обработанной поверхности.

На фиг. 1 представлены положения фрезы на двух соседних проходах, 15 при которых на поверхности образуется гребешок с высотой 8; на фиг.2два сечения поверхности вращения фрезы на двух соседних проходах секущей плоскостью, отстоящей от об- 2п работанной поверхности на расстоянии, 3 ; на фиг. 3 — сечение поверхности вращения фрезы секущей плоскостью, на котором расстояние между точками

А и В определяет величину шага S отно25 сительно заданного направления движения фрезы; на фиг. 4 — положения фрезы в процессе обработки сферической поверхности по траекториям с переменным шагом S; на фиг. 5 — паутинообразная схема перемещения фрезы в плановой проекции при обработке сферической поверхности.

Обработку поверхности начинают с ее центральной части путем перемещения фрезы 1 по замкнутой траектории, эквидистантной граничному контуру 2 поверхности (фиг. 5). Расстояние между наиболее удаленными опорными точками на этой траектории определяют 4р из условия обеспечения заданного параметра шероховатости . В общем случае перемещение центра фрезы на каждом проходе осуществляется по прямым, проходящим через опорные точки на тра- 45 ектории, которые определяют из условия необходимой точности формообразования. Так на фиг, 5 движение инструмента начинают с точки 3. Учитывая, что обрабатываемая поверхность сфери- 5О ческая, перемещение фрезы на первом проходе выполняют по круговой траектории радиусом г с возвратом в опорную точку 3. Первый проход выполняют на подаче врезания. Затем на этой же подаче фрезу перемещают по нормали к первому проходу на величину S,, определяемую по формуле, выведенной ниже, в которой значения направляющих косинусов берут для точки касания фрезы с поверхностью (точка 3), а величина углового коэффициента К соответствует направлению касательной в точке 3 к траектории первого прохода.

Таким образом, опорная точка 4 соответствует положению фрезы, при котором фреза касается поверхности детали, а центр фрезы отстоит от точки 3 на расстоянии S . От точки

4 на рабочей подаче выполняют перемещение фрезы по дуге окружности радиусом (г + S<) с возвратом в точку 4. От точки 4 на подаче врезания фреэу перемещают в точку 5, отстоящую от точки 4 на расстоянии S (при этом направляющие косинусы в формуле берут уже для точки 4, а значение коэффициента К соответствует направлению касательной в точке 4 к траектории второго прохода). Соответствующее смещение фрезы по координате в точке 5 осуществляют из условия касания режущей кромки фрезы обработанной поверхности. От точки 5 движение фрезы выполняют на рабочей подаче по дуге окружности радиусом (r + S, +

+ S ) с возвратом в точку 5.

Аналогично выполняют рабочие перемещения фрезы через последующие опорные точки.

При обработке сферической поверхности все проходы фрезы эквидистантны один другому. В общем случае при обработке поверхности с разной кривизной в различных направлениях проходы фрезы не будут эквидистантными. В этом случае на каждом проходе выделяют промежуточные опорные точки из условия необходимой точности обработки и в каждой i-й опорной точке определяют свою величину смещения по формуле.

Формула выводится из предположения, что можно пренебречь соотношением радиуса режущей кромки фрезы и радиуса кривизны обрабатываемой поверхности (на практике радиус кривизны обрабатываемой поверхности обычно значительно превышает радиус режущей кромки фрезы) и изменением угла наклона вектора нормали к обрабатываемой поверхности на участке, соизмеримом с величиной шага.

Исходя из этого, величину шага S можно определить из анализа построений, выполненных на фиг ° 1-3. Пусть фреза на двух соседних проходах зани(4) Ь2 tg Л

- ш (6} а2

)а2+Ь tg22 (7) cos()L = cos c sing

cosP = sin q sing (1) (2) cosP

tg ff> = — --. (3) 3

13935 мает положение, при котором ее сферическая кромка, пересекаясь, образует на поверхности гребешок высоты о (фиг. 1). Проведем через вершину гребешка секущую плоскость P параллельно плоскости, касающейся обработанной поверхности. Плоскость P пересекает поверхность вращения фрезы по замкнутой кривой, являющейся окружностью 10

Радиуса р = 3(2R -2 ), иотойая (фиг. 2) представляет собой эллипс с Польшой полуосью à =JR(2R — E ) и малой полуосью Ь = (ь (22 -2)соя2) (" угол, составляемый вектором нор- 15 мали N к обработанной поверхности с вертикалью) °

Вершина гребешка (точка В, фиг.1) является точкой касания двух эллиптических сечений, соответствующих двум 20 положениям фрезы на соседних проходах, и величина шага для показанных положений фрезы равна расстоянию между центрами эллипсов, так как конфигурация двух эллипсов одинакова, то 25 расстояние между центрами эллипсов равно ширине эллипса по малой оси (расстояние между точками А и В).

Пусть направление нормали N к обработанной поверхности в точке каса- 30 ния фрезы характеризуется значениями направляющих косинусов cos()(., cosP

cos$. Взаимосвязь между значениями направляющих косинусов и сферическими координатами выражается известными соотношениями

40 где q) — угол между проекцией вектора нормали и положительным направлением оси Х.

Поделив почленно второе равенство на первое, определяем направление, характеризующее взаимное положение фреэы на двух соседних проходах в системе координат станка (под углом с ориентирована малая ось эллипса) Если направление движения фреэы составляет угол (1) с положительным направлением оси Х (фиг ° 3), то угло55 вой коэффициент равен К = tgg.

Введем в рассмотрение местную систему координат XOY в эллиптическом сечении, составляющую угол(р со ста48

4 ночной системой координат. В этой системе координат уравнение эллипса имеет вид

2 2 Х

+ -- = 1

b2 а2

Направление движения фреэы в местной системе координат характеризуется углом Л =()) †(. По известной формуле тригонометрии

tgg кЧ К tz<

tgg =

t+tg g tg cf 1+К@ Ч

В общем случае величина шага фрезы определяется расстоянием между экстремальными точками в сечении фрезы относительно направления ее движения.

Из уравнения эллипса

Ч" а (5)

Ь

Продифференцируем это выражение, приравняем его значению tg p и решим полученное уравнение относительно координаты X

Подставляя это значение в равенство (4), определяем координату Y

Равенства (6) и (7) определяют значения экстремальных точек в сечении поверхности вращения фрезы плоскостью P относительно направления движения инструмента. Расстояние от точки с координатами Х, Y до прямой, проходящей через центр эллипса с угловым коэффициентом К, определяется как результат подстановки этих координат в нормированное уравнение прямой 1 = Х tg Л

Х tÿЛ Y (1 ью (8) (сй22 Г .(си ь+Т

Так как при положительном значении tg Ъ значения координат Х и Т имеют разные знаки, а при отрицательном значении tg y оба слагаемъ(х левой части также отрицательны, то при подстановке значений Х и Y оба слагаемых считаются положительными. Кроме того, учитывая, что в местной системе координат эллиптическая кривая симметрична, то величина шага равна

S = 2(3.

1393548

Б=2 )6(2к-3) 10 где S —R— где S

cos <, cos P

cos f

Форм

cosy, cos f

С учетом этих замечаний после подстановки формул (3), (4), (6) и (7) в равенство (8) и выполнения соответствующих преобразований получаем сле5 дующую формулу шаг между строчками допустимая высота микронеровностей шероховатости ; радиус сферической режущей 15 кромки фрезы, угловой коэффициент,определяющий направление движения фрезы, направляющие косинусы вектора в точке касания фрезы и обрабатываемой поверхности.

25 ула изобретения

Способ обработки сложных поверхностей фрезой со сферической режущей кромкой, которой сообщают перемещение по трем координатам, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целЬю повышения производительности и качества обработки, последнюю осуществляют при перемещении фрезы от центральной части поверхности к периферии замкнутыми строчками, эквидистантными граничному контуру поверхности, при этом шаг между строчками определяют по зависимости — шаг между строчками, допустимая высота микронеровностей шероховатости; радиус сферической режущей кромки фрезы, угловой коэффициент, определяющий направление движения фрезы;

cos f3 направляющие косинусы вектора нормали в точке касания фрезы и обрабатываемой поверхности.

1393548

1393548 щи5

Составитель И.Кольбич .Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1913/12 Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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