Устройство для обработки асферических поверхностей точением

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхностей ча материалах , поддающихся сверхточной обработке резанием. Обработка асферических поверхностей точением достигается поступательным движением режущего инструмента 3, согласованным с его вращательным движением в плоскости, пересекающей ось зафиксированного рабочего шпиндепч. При этом точка пересечения является осью вращения штанги 9, окончание которой соединено с инструментальным шппнде эм 2 тгж, чтобы ось инструментального шпинделя 2 была перпендикулярна штанге 9. J ил.

СОК>3 СОВЕ TCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (i)s В 23 В 5 / 10

ГОСУДAPCTBf Н!!ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТBY

1 ; ) ! ц ( (д

1 >

)к Ъ (21) 4855291/08 (22) 26.07.90 (46) 07.09.92, Бюл. ¹ 33 (71) Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения Научно-технического объединения АН СССР (72) С.Р.Абульханов, К,H.Äóðíîâ и А.С.Дубе н к о (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1103947, кл. В 23 В 5/40, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТОЧЕНИЕМ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при получеИзобретение относится к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхностей на материалах, поддающихся сверхточной обработке резанием.

Известно устройство для обработки сферических поверхностей, содержащее поворотный стол, платформу для закрепления детали, шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом, выполненный с возможностью наклона в плоскости, проходящей через ось вращения шпинделя и поворота стола. При этом платформа для закрепления детали расположена вне оси поворота стола и выполнена с возможностью наклона в плоскости, проходящей через эту ось (см. а.с. № 659288. СССР в БИ №

16 за 1979 r,).

Недостатком устройства является отсутствие возможности изготовления асферических поверхностей.

„„91„„1759563 А1 нии оптических поверхностей на материалах, поддающихся сверхточной обработке резанием. Обработка асферических поверхностей точением достигается г,оступятельным движением режущего инструмента 3, согласованным с его вращательным движением в плоскости, пересекаюшей ось зафиксированного рабочего шпинделя. При этом точка пересечения является ось|о .:ращения штанги 9, окончание которой соединено с инструментальнblv. Lllïëèäåë=м 2 Tÿê, чтобы ось инструментального шпинделя 2 была перпендикулярна штанге 9. 4 ил.

Наиболее близким по своей тех- ической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для осуществления способа токарной обработки асферических поверхностей, содержащее станину с шпинделем для закрепленной детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси шпинделя для закрепления детали. При этом инструментальный шпиндель ".Hÿáæåí исполнительным механизмом. один конец которого соединен с резцед ржателем, я другой закреплен на инструментальног.; шпинделе с возможностью г.оворота для ориентации резцедержателя вдоль оси шпинделя для закреплени"=. детали (см. а.с, № 1103947 БИ № 27 за I 984 r.).

Недостатком устройства является io, что по мере приближения резца от периферии к центру меняются углы резани:: и ско17595Я

55 рость, что неблагоприятно сказывается на качестве об работа н НОЙ поверхности, Кром(! того, невозможно получение поверх i >стой. имеющих отличные от окружности сечения (например. эллипсы), в плоскостях, перпсндикулярных оси вращения рабочего шпинделя.

Цель изобретения — повышение качества поверхностного слоя обработанной поверхности за счет обеспечения рисок от резца в виде эквидистантных линий.

Для этого в устройстве для обработки асферических поверхностей точением, содержащем станину со oi >nнделем для закрепления детали и инсгрументальным шпинделем с резцедер>кателем, установленным под углом к оси рабочего шпинделя и исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедсржателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота для ориентации резцедержателя вдоль оси рабочего шпинделя, инструментальный шпин-. дель установлен на станине с возможностью вращения в плоскости, проходящей через ось зафиксированного рабочего шпинделя относительно центра, являющегося точкой пересечения осей зафиксированного рабочего и инструментальнога шпинделей.

На фиг, 1 изображена схема обработки асферических поверхностей в плоскости, проходящей через оси рабочего и инструментального шпинделей; на фиг. 2 — то же, в пространственной сисгеме координат; на фиг. 3 — устройство для обработки асферических поверхностей; на фиг, 4 -- то, же, вид сверху, На фиг. 1 — 3 горизонтальная стрелка с обозначением Л соответствует поступательному перемещению режущего инструмента: круговая стрелка с обозначением S-направлению круговой подачи инструментального шпинделя величиной S; круговая стрелка с обозначением S p — направлению круговой подачи инструментального шпинделя относительно центра, являюшегося точкой пересечения осей рабочего и инструментального шпинделя величиной

Sp.

Устройство (фиг, 3) состои из рабочего шпинделя 1, инструментального шпинделя

2, режущего инструмента 3, реэцедержателя 4. обрабатываемой детали 5, станины станка 6, исполнительного механизма 7, ручного привода 8, привода поворота 9 и штанги 10.

При этом на станине бразмещены рабочий шпиндель 1 с укрепленной деталью 5, привод поворота 9, ось которого соединсна со штангой 10, На окончании штанги 10 соосно с ней укреплен инструментальный шпиндель 2, Последний имеет резцедержатель 4 с режущим инструментом 3, лсполнительный механизм 7, ручной привод 8.

Кроме того, в корпусе исполнительного механизма 7 установлен двигатель малых перемещений (не показан), например пьезоэлектрический, который соединен с размещенным в направляющей исполнительного механизма 7 резцедержателем. 4 дпя закрепления режущего инструмента 3, а исполнительный механизм 7 имеет воз ложность изменения величины параметра Р„за счет поворота его от привода 8. При этом привод поворота 9 обеспечивает поворот инструментального шпинделя 2 так, чтобы поворот п ро ходил в плоскости, и роходя щей через оси рабочего 1 и инструментального шпинделей. При этом ось . раз:ения должна находиться HB оси рабочего шпинделя 1, Для обработки точением асферических поверхностей, симметричных относительно оси у, а именно параболлоидов вращения, необходимо, чтобы оси шпинделя для закрепления детали 5 и инструментального шпинделя располагались в одной плоскости и устанавливались по отношению друг к

ppyry перед началом обработки на расчетный угол р, который определяется величиной радиуса R> окружности, формируемой на обрабатываемой поверхности детали 5

p =- агстц — + arcsln

R Ra

R 1 ? +1 2 где R. длина отрезка от точки А до точки

К; 1< — радиус формируемой на обрабатываемой поверхности окру>кности; К вЂ” длина отрезка от точки С до тачки А, Кроме того, наибольшая глубина h эсферической поверхности GT торца детали должна быть в следующем соотношении с В, R, R: ь+ ч-+ о.

Режущий инструмент 3 с резцедержателем 4 установлен на инструментальном шпинделе 2 таким образом, что направление его поступательного перемещения параллельно оси инструментального шпинделя 2, При этом резцедер>катель 4 вместе с режущим инструментом 3 совершает вращение S B плоскости, перпендикулярной оси инструментального шпинделя 2, Инструментальный шпиндель 2 совершает щ т льное движение S> в плоскости, 1759563 проходящей через собственную ось и ось рабочего шпинделя "., а центром вращен я является точка С, лежащая í". оси рабочего шпинделя 1. Рабочий шпиндель 1 с деталью

5 не соверв эет никаких движений, Режушему инструменту 3 сообщают согласованное с круговыми подачаMи S u S p поcтупателL ное перемещение Л.

Устройство работает следующлм обрззом, Рабочий шпиндель 1 Фиксиру)ат и закрепляют на нем деталь 5. Штангу 10 устанавливают на расчетный начальный угол р.

На резцедержателе 4 устанавливают режущий инструмент 3 и приводом 8 настраивают на инструментальном шпинделе 2 исполнительный механизм 7. После указанных настроек инструментальному шпинделю 2 сообшают круговую подачу S а штанге

10 сообщают Kp говую подBR -Б р, Савла саванное с подачами S u S y, поступательное перемещение Л сообща а1 резцу 3.

После того как резец 3 выйдет из контакта с деталью 5, работа устройства заканчивается.

Величины круговых подач Я л S

Например, для обработки параболлоида вращения, имеюще -о в сечениях плоско",òè, проходящле через ась у параболы

z2 =- ау, определяют перемещение Л, как функцию от круговых подач S u S p, равную отклонению между сферической поверхностью, по которой движется резец 3, от асферической на конической поверхности, центром которой является точка С, а траектория движения резца лежлт на образующих этой конической поверхности, центр которой вращается в плоскости пересечения осей рабочего 1 и инструментального 2 ш п индел ей.

В выбранной на фиг, 1 — 2 системе координат параболаид вращения выражается следующим, уравнением х2 2 — + — =2 (у — h) и» О.

Резец 3 совершает движение по окружности, которая перпендикулярна направляющим конуса, у которого центром является точка С, При этом ась симметрии этого конуса совершает вращательное движение со скоростью S p в плоскости осей рабочего

1 и инструментального 2 шпинделей. В этом случае описанная поверхность имеет следу:ощую аналити ескую запись

z — (R2- + R, + h) СсяЯ, 1)2

K )2 (2) 10 х 2 22 х — + — — 2 (у — h)

20 — R2+R h)COSS )2

Ц

25

+2 у э!и S >< =0 (3)

30 Если положить, что резец 3 не совершает поступательного перемещения, а его вершина находится в центре резцедержателя 4, т.е. в точке М, тогда 2 находится на поверхности, описываемой уравнением

35 г > т х +у- .г R +R +h +z

=(,/ В +Я + h) 40

При этом считается, что точка М совпадает с центром резцедер>кателя 4, т,е. тачкой К, в момент, когда ось инструментального шпинделя 2 находится в

45 крайнем верхнем или нижнем положении (см. фиг. 1 — 2).

Линия пересечения паверхностел (2) и (4) даст траекторию, которую должен описывать резец 3 при отсутствии перемещения Р, а именно

2 (2 + 2 )2+ 22 Д2д р2 +ц2

Линия пересечения поверхностей (1) и (2) даст траекторию, которую должен опись, вать резец, совершая поступательное и вра15 щательное движение, тогда

1759563 (, — (,1 aa> + +< ) ccoos sS g

+@ $!п Spт = — О

Величина перемещения есть отрезок, отсекаемый кривыми (3) и (5) от луча, являющегося образующей конуса с центром и вращающимся î — íîñèòåëüíî этого центра в плоскости осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей. Крома того, рассматриваемый луч перемещается по образующим конуса с круговой подачей S. Такой луч имеет следующую аналитическую запись х у — h+pR +R к

sin S t, сов S@t cos S t

Пересечение прямой (б) с (5) и (3) даст две точки, расстояние между которыми равно необходимому перемещению Лрезца 3 для конкретных величин углов поворота оси инструментального шпинделя ". и штанги 9, При этом во внимание должны быть приняты только те точки, у которых <р h ..

Аналогично рассчитывается Л и для других видов поверхностей, образующих асферические поверхности. В этом случае оледы после резца образуют на обработанной поверхности близкие к эквидистантным ллнил, а ширина снимаемой при каждом проходе резца стружки примерно постоянная. Все это способствует снижению уровня шероховатости и повышению точности обработки, Согласованное с S u S p перемещение

Л резца 3 предварительно табулируется с необходимой точностью, после этого заносится в запоминающее устройство (не показано), которое с необходимой частотой выдает сигнал на исполнительный механизм 7, 10

Формула изобретения

Устройство для обработки асферических поверхностей точением, содержащее

15 станину с рабочим шпинделем, предназначенным для закрепления детали, инструментальный шпиндель с резцедержателем и исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а

2О другой — с инструментальным шпинделем с возмйкностью поворота, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества обрабатываемой поверхности, 5 устройство снабжено штангой, установленной на станине с возможностью вращенля относительно центра, проходящего через ось ра"î÷åão шпинделя, и соединенной с инструментальным шпинделем перпендикулярно его оси, при этом резцедержатель соединен с инструментальным шпинделем . c возможностью вращения в плоскости, проходящей через ось вращения штанги, а исполнительный механизм предназначен

» для регулировки расстоянля между осью инструментального шпинделя и центром резцедержателя.

Составитель С.Абульханов

Редактор М.Стрельникова Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н.Бучок

Заказ 3140 Тираж Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН! ССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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