Способ обработки валов с профилем, типа равноосный контур

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при торцовом фрезеровании и шлифовании РК-профильных ступеней валов, протяжек, дорнов и других режущих и измерительных инструментов. Цель изобретения - повышение точности изготовления валов за счет уменьшения высоты гребешков. Обработку валов осуществляют торцовым инструментом. Ось последнего располагают со смещением относительно оси заготовки. Величину смещения H определяют из соотношения 0*98H≤R<SB POS="POST">и</SB>-NE, где P<SB POS="POST">и</SB> - радиус режущего инструмента

е - эксцентриситет РК-профиля

N - количество граней РК-профиля. Инструменту и заготовке сообщают вращение. Частоту вращения инструмента и заготовки выбирают из приведенного соотношения. Для получения РК-профиля инструменту и заготовке сообщают возвратно-поступательное перемещение с амплитудой, равной величине эксцентриситета профиля, и с частотой, зависящей от количества граней РК-профиля. Движения могут быть также осуществлены по окружности, радиус которой равен величине эксцентриситета E, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M д ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4210821/31-08 (22) 24. 03. 87 (46) 15. 10.90.Бюл, Р 38 (б ("

1, Ж

Ж

С (."Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (71) Иосковский станкоинструментальный институт (72) А,И.Тимченко и А. Г.Схиртладзе (53) 621.914. 37 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 891255, кл, В 23 С 3/08, 1979, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ С ПРОФИЛЕМ ТИПА РАВНООСНЫЙ КОНТУР (57) Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при торцовом фрезеровании и шлифовании PK — профильных ступеней валов, протяжек, дорнов и других режущих и измерительных инструментов. Цель изобретения — повышение точности изготовленная валов за счет уменьшения высоты гребешков. Обработку валов осуществляют торцовым инстИзобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при торцовом фрезеровании и шлифовании PK-профильных ступеней валов, протяжек, дорнов и других режущих и измерительных инструментов.

Цель изо бретения — повьш ение точности изготовления валов за счет уменьшения высоты гребешков.

На фиг. 1 представлено относительное положение инструмента и заготовки; на фиг. 2 — схема,. иллюстрирующая щ)5 В 23 С 3/08, В 24 B 19/08 рументом. Ось последнего р.л с -.а.т.агают со смещением отпоснтельно ос заготовки. Вепнчин5- смещен..а h опреде-ляют из соотношения 0 (il (R где К вЂ” радиус режущего ннст;1 мыта; е — эксцентриснтет PK-профиля; N —количе ство гр аней P K-профиля, Инструменту и заготовке сообщают вращение

Частоту вращения инструмента и заготовки выбирают из приведенного соотношения. Дня получения РК-профиля инструменту и заготовке сообщают возвратно-поступательное перемещение с амплитудой, равной величине эксцентриситета профиля, и с частотой, зависящей от количества граней

PK-профиля. Движения могут быть также осуществлены по окружности, радиус которой равен величине эксцентриснтета е, как в горизонтытьной, так и в вертикальной плоскостях. 1 з.п, ф-лы, б ил. зависимость между частотой вращения режущего инструмента и геометрическими и технологическими параметрами заготовки и фрезы, на фиг,3 — схема реапизации способа при относительном гармоническом перемещении фрезы или заготовки; на фнг. 4 — схема реализации предлагаемого способа при относительном движении по траектории окружности в вертикальной плоскости оси обрабатываемой загот о вки в ал а (или вр ащ ающе го ся . р ежу1599158 но инструмента и заготовки;

I

А = m+

2Z (3) (4) щего инструмента); на фиг,5 — схема реализации предлагаемого способа при относительном движении по траектории окружности в горизонтальной плоскости вращающегося режущего инструмента (или обрабатываемой заготовки вала); на фиг,б - свободная таблица схем реализации предлагаемого, способ а. 10

Способ реализуют следующим образом, Вращающийся режущий инструмент (фрезу,шлифовальный круг,фиг, 1) устанавливают таким образом, чтобы ось его вращения была перпендику« лярна относительно оси вращения заготовки 2 обрабатываемого вала. При этом смещение h этих осей не должно выходить за пределы О < h

t инструменту или заготовке необходимо:25 задать относительные движения по траектории эллипса, у которого мапая ось равна 2е, а большая - 2 Ne, В предлагаемом способе эа счет схемы установки вращающегося режущего инст- 30 румента 1 относительно обрабатываемой заготовки 2 режущему инструменту или обрабатываемой заготовке задаются относительные движения в виде гармонических возвратно-поступательных перемещений с амплитудой е, или в виде поступательных движений по траектории окружности с радиусом е, При этом мапая ось эллипса будет формироваться принудительно за счет соответствующих движений режущего инструмента или обрабатываемой заготовки вала, а большая ось — кинематически за счет согласованного вращения обрабатываемой заготовки с движениями формообразования РК-профиля соответствующего узла станка, С целью формообразования профильной кривой типа PK с требуемой точ 50 костью формы кривой: в поперечном сечении (cM,фиг,2) частоту фращения фрезы необходимо задавать исходя из э ависимасти

4 . R+e R+e

n n „(-„— — — + ), (2) где n и n1 —, частота соответственR — средний радиус PK-профиля; е — эксцентриситет PK-проФиля;

R — радиус режущего инсти румента;

Z — количество режущих зубьев (сегментов ) инструмента, Т вЂ” допуск на эксцентриВ ситет е, При выходе за нижние пределы частоты вращения фрезы формообразующая кривая или не будет соответствовать параметрам PK-профиля или не будет отвечать заданной точности формы в поперечном сечении РК-профильного вала, При окончательном выборе частоты вращения Фрезы необходимо (желательно) стремиться к тому, чтобы отношение А частот вращения при m = п — было дробным числом, В слуи, чае, если это отношение равно где m — целое число, то при втором обороте заготовки вала первичные гребешки в поперечном сечении заготовки будут срезаны, что ведет к увеличению точности формы

PK-профильной кривой, При соблюдении условий зависимостей (1) и (2) и соответствукицих согласованных движений вращающегося режущего инструмента и обрабатываемой заготовки вала на последнем будет формироваться профиль "Равноосный контур" со следукщими параметрическими уравнениями

Ne sin Щ

8=. Ч+ б = g+ arctg — — — — -, е cos Ng (5) где 1 - радиус РК-профиля; Q - полярный угол; 8 — угол между осью

ОХ и радиус-вектором ; g- угол поворота PK-профильного вала (см, фиг, 3-5) .

5 15991

Реализация предлагае>lol о с1гособа может быть осуществлена несколькими

58 путями.

Пер вый пут ь:

a) вр ащающийся режущий инструмеНт 1 (см.фиг,З) перемещают IIQ гармоническому закону П относительно согласованного вращательного движения В, заготовки вала (см. фиг.6, 10 поз, 1„1); б) .обрабатываемую заготовку вала перемещают по гармониче скому закону

Л согласованному с ее вращением .В относительно вращающегося режуще- 15

t го инструмента 1, совершающего только осевую подачу П (см,фиг,6, поз, l, 2)

Принудительные гармонические перемещения П2 вращающегося режущего инструмента или обрабатываемой эаBBJlB Описываются следующим ур авн ение м:

Х=е cos И1;, Y = å з1п1) (9l

В данном случае малая ось эллипса формируется за счет принудительного дви -" ения I у Описанно ГО уpалнением (8), а большая — за счет суммы двух гармоник. Первая гармоника II3 фор1п1руется за счет принудительного д,11-жения, описанного уравне1п.ем (9), а

40 вторая — э а счет кине мати ческо го пер емещения П, явля1ацегося функцией От согласовайных вращений В, и Вэ.

Таким образом, большая ось эллипса задается следующим образо1.

45 Х- П, П,— V (ç) + Ч(,;,) sin N cIk () 1 — 1/e sin Ny

5О = Ne sin Ny. (10) уравнения (8) и ()О) указывают на то, что и в этом варианте реализации предлагаемого способа соблюдают- .

55 ся теоретические основы (1 и 2) формообразования РКчпрофиля на валах, Третий путь: а) вращающемуся режущему инструменту 1 (CM,фиг.5) задают поступательП = Х = е cos Nlp, - (6) Эти перемещения осуществляются в системе координат Х О Y, отстоящей на расстоянии R от системы координат

ХОУ проходящей через ось центров станка (фиг.3), Система координат

Х,OY жестко связана с вращающейся

PK-профильной заготовкой вала, За счет согласованного вращения

В обрабатываемой заготовки вала

1 с относительными гармоническими перемещениями П режущего инструмента или обрабатываемой заготовки 1 формообразующая PK-профиль точка М будет иметь кинематические перемещения П вдоль вертикальной оси

ОУ, т,е.

П = у(В,,П,) = Y = N e sin NEEE (7) В результате суммирования гармо— нических перемещений П и II точка

M будет двигаться по траектории эллипса с параметрическими уравнениями, описанными зависимостями (6) и (7) .

Таким образом, при этом варианте реализации предлагаемого способа соблюдается закон (1 и 2) формообразования РК-профильной кривой на валу, Второй путь: а) вращающемуся режущему инструменту 1 задают движение В по траектории Окру к11и с и р-д11у сом р !» " н(!м велич11пе ",е "т 1,1OEIтc7" е

PK-профиля, согласованное с вращением В, заготовки вал, . Движение режущего инструмента !;-л т1:аектории окружности осуществляется в вертикальной плоскости Х О Y (clio фиг,4 и 6, поз. 2, 1) . Осевую подачу

П, совершает режущий инструмент, б) оси обрабатывае: ой эагoTîl.-:1 вала (см,фиг.4 и б,поз,2„?) зада,::. поступательное движегп-: -. Ы по траектории окружности с радиусом. равным е вокруг оси OZ, Дв11жепие В заготовки вала согласова1п .Ое с его 1 вершает режуц1и 1;1".:-;p;; .. г,.

Лвиже1111я р е-":ущ в-- - - или заготовки Обрабаг1,:в, е: а1 по TpdeKTopEIEI окр жпост:I k Il:Ecslk - ются следующими ур анне пнями:

Эти движения осу11ествля! тся в сис-" теме координат ХОУпрп сложном движении заготовки ".û e (см,фиг.ч) или в системе координат Х О У при сложном движении режущего инструмента„

1599158 ное двйжение Вз в горизонтальной плоскости XOZ по траектории окружности с радиусом е, согласованные .с вращением TI1 заготовки вала, Осевую подачу IT совершает режущий

1 инструмент (фиг, б, поз, 3, 1); б) оси обрабатываемой заготовки вала задают поступательное движение

В в горизонтальной плоскости ХОЕ по траектории окружности с радиусом е согласованное с ее врац(ением В

Осевую подачу П, совершает режущий инструмент (см„фиг.б, поз,3,2) .

Относительные движения режущего, инструмента или обрабатываемой заготовки вала, т акже описываются уравнениями (8) и (9), только относительно о сей Х и Z соответственно в горизонтальной плоскости. 20

В этом варианте малая ось эллипса реализуется так же, как и во втором варианте з а счет принудительного пе" ремещения IT являющегося функцией вращения Вз, т,e,. Л з = с (В „) (см. уравнение (8)). В свою очередь боль: шая ось эллипса формируется так же, как и в первом варианте (см,фиг, 3 и фиг, 5) з а счет кинематическо го перемещения П, являющегося функцией от 30 согласованных вращений В, и В, т,е, П з = (В„;Вз) = Ne cos 1 1Ч (11) В отличие от предыдущих вариан- 35 тов формообразующая точка М участвует не только в сложном движении по траектории эллипса, но и в гармоническом движении вдоль оси обрабатываемой заготовки вала, т,е, 2; 40

=е sinNQ, Уравнения (8) и (11) указывают на то, что и третий путь реализации предложенного способа соблюдает теоретические основы (1; 2) формообразования .45

PK-профиля на валах.

Предлагаемый способ со схемой задания относительных движений формообразования PK-профильных валов, указанной на поэ.1,1 фиг.б, может быть 50 реализован как при торцовом фрезеровании, так и при торцовом шлифовании на универсально-затыловочных станках мод,1Е811, 1Е812 и др, или

1 на модеонизированных токарных и шлиФовальных станках, Схема по поз, 1,2 может быть реализована на горизонтально-фрезерных .

/ расточных станках любой модели (включая станки с ЧПУ) за счет создания специально ro при спо собления к э тим ст анкам, Схемы по поз,2,1; 2,2; 3,1 и 3,2 рациональнее всего реализовывать при создании специальных станков для фрезерования или шлифования

PK-профильных валов, Формул а изобретения

1, Способ обработки валов с профилем типа равноосный контур, торцовым инструментом, при котором ось последнего располагают перпендикулярно и со смещением относительно оси заготовки, инструменту и заготовке сообщают вращательное и относительное возвратно-поступательное перемещение с амплитудой, равной величине эксцентриситета профиля и с частотой; зависящей .от количества граней PK-профиля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления валов, частоту вращения инструмента и заготовки выбирают из соотношения.R+e R+e

n1 (— — — +- — - ) 7, 2Tд Rä где и и и — частота соответствен1 но инструмента и заготовки;

Z — количество режущих зубьев (се гментов) ин струмент а;

R - средний радиус PK-профиля 1 е — эксцентриситет PK-профиля, Тр — допуск на эксцентриситет е, радиус режущего инстLI румента, 2. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что величину смещения осей инструмента и заготовки определяют из соотношения

О

1599158

1599158

1599158

Составитель M.Êîëüáè÷

P a едактор А.долинич Техред л,Олийнык Корректор, O.Öèïëå

Заказ 3109 Тираж 680 Подписно е

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101