Устройство для обработки асферических поверхностей точением

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при пояуиении оптических поверхностей на материалах, поддающихся сверхточной обработке резанием. Резец 3 в резцедержателе 4 движется по траектории, представляющей окружность, центр которой также движется по окружности со скоростью Sy, центр которой лежит на пересечении осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей. При этом резцу 3 сообщают поступательное перемещение, согласованное с его вращениями 4 ил.

союз Советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКАХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 23 В 5/40

ГО СУДА Р СТ Р Е - НЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИHM И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(, Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ВУ (21) 4855293/08 (22) 26,07.90 (46) 07.09.92, Бюл. N 33 (71) Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения Научно-технического объединения АН СССР (72) С.Р,Абульханов, К.Н.Дурнов и А,С.Дубенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1103947, кл. В 23 В 5/40, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТОЧЕНИЕМ

Изобретение 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 оси вращения шпинделя и поворота стола, у которого платформа для закрепления детали расположена вне оси поворота стола и выполнена с возможностью наклона в плоскости, проходящей через эту ось (см. а.с. К 659288 СССР в БИ йв

16 за 1979).

Недостатком устройства является отсутствие возможности обрабатывать асферические поверхности..г, ЯЛ,, 1759564 А1 (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхностей на материалах, поддающихся сверхточной обработке резанием. Резец 3 в резцедержателе 4 движется по траектории, представляющей окружность, центр которой также движется по окружности со скоростью S, центр которой лежит на пересечении осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей. При этом резцу 3 сообщают поступательное перемещение, согласованное с его вращениями. 4 ил.

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство, реализующее способ токарной обработки асферических поверхностей, содержащее станину с шпинделем для закрепления де1 а тали и инструментальным шпинделем с рез- 4 цедержателем, установленным под углом к Ql оси шпинделя для закрепления детали. При этом в устройстве инструментальный шпин- (л дель снабжен исполнительнь:м механиз- О мом, один конец которого соединен с д резцедержателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота для ориентации резцедержв теля вдоль оси шпинделя для закрепления детали (см. а.с. М 1103947 СССР в БИ М 27 за 1984 r.).

Недостатком этого устройства является то, что по мере прибли>кения резца от периферии к центру меняются углы и скорость резания. При этом риски из-под ре",öý на обрабатываемой поверхности и редставля!

759564

;. 5

2 <К Я) ат из себя пересекающиеся в центре линии, е не линии, близкие к эквидистантным, что беспечивает постоянную шлрину снлмаемой при каждом обороте резца стружки.

Кроме того, отсутствует вазмажност обработки поверхностей в виде эллиптических гиперболоидов, Цель изобретения — повышение качества поверхностнага слоя обработанной детали за счет обеспечения рисок От резца в виде эквидистантных линий и рас вирение технологических вазможностей за счет обеспечения обработки !ooep><настей в виде эллиптических гигербалоидав, Для этого в устройстве для обработки асферлческих поверхностей точением,,Одержащем станину с рабочим шпинделем для закреплений детали, инструментальный шпиндель с реэцедержателем и исполнительным механизмом, один конец которага соединен с резцедер>кателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможнос ью поворота, прл этом инструментальный шпиндель соединен со станиной, перпендикулярной его оси, и установленной на станине с воэможностью вращения через центр, проходяший через ось рабочего шпинделя, причем резцедержатель с инструментальным шпинделем с возможностью вращения в плоскости проходящей через центр вращения штанги устройства, а исполнительнь,й механизм с1 у>кит для регулИрования расстояния между осью инструментальнога шпинделя да центра реэцедержателя. !

На фиг, ", изображена схема Обработки асферических поверхностей в плоскости, проходящей через оси шпинделя изделия и инструментального шпинделя; на фиг, 2 — то

>I<8, в и рагтранственной системе координат; на фиг, " — устройство для обработкл асферических поверхностей; на фиг. 4 — та же, вид сверху.

На фиг. 1 — 4 горизонтальная стрелка с обозначением Л соответствует поступ",тельному перемещению режущего инструмента, круговая стрелка с обозначением S соответствует направлению круговол подачи инструментального шпинделя величиной S, круговая стрелка с обозначением

S p соответствует направлению круговой подачи оси инструментального шплнделя величиной S p.

Устройство (фиг. 3 — 4) состоит из шпикделя 1 изделия, инструментального шпинделя 2, режущего инструмента 3, резцедержателя 4, обрабатываемой детали

5, станины станка б, исполнительного меха10

rir дд

40 низма 7, ручного привода 8, штанги 9, привод поворота 1Î штанги 9, При этом на станине 6 размещены шпиндель изделия с укрепленной деталью

5, привод поворота 10, ось которого соединена со штангой 9. На окончании штанги 9 укреплен инструментальный шпиндель 2 таким образом, чтобы его ось была перпендикулярна штанге 9 и лежала в Одной плоскости с ней. Инструментальный шпиндель 2 имеет резцедержатель 4 с режущим и,-гструментом 3, исполнительный механизм

7, ручной привод 8. Кроме того, в механизме

7 установлен двлгатель малых перемещений (не показан), например пьезоэлектрический, который соедлнен с размещенным в направляющей исполнительного механизма 7 резцедержателем 4 для закрепления режущего инструмента 3, а исполнительный механизм 7 имеет возможность изменения параметра Л«эа счет поворота его от привода 8. При этом привод поворота 10 обеспечивает поворот инструментальнога шпинделя 2 так, чтобы поворот проходил в плоскости, проходящей через оси рабочего шпинделя, Устройство работает следующим образом.

Шпиндель 1 фиксируют и закрепляют на нем деталь 5. Штангу 9 устанавливают на расчетный начальный угол <р. На резцедержателе 4 устанавливают режущий инструмент 3 и приводом 8 настраива ат на инструментальном шпинделе 2 исполниief:ьный механизм 7. После укаэанных настроек инструментальному шпинделю сообщают круговую подачу S, а штанге 9 соабша.от круговую подачу S(g . Согласованное с подачами S и S p поступательное перемещение Ь сообща.ат резцу 3. После га-о как резец 3 выйдет из контакта с деT-eëûo 5, работа устройства заканчивается.

Для токарной обработки асферических поверхностей симметричных oTHocuiòeëüно аси 4, а именно эллиптических параболоидав, необходлмо, чтобы оси шпинделя для закрепления Детали 5 и инструментального шпинделя 2 располагались в одной плоскости ЕОУ и устанавливались по отношению друг к другу перед началом Обработки на расчетный угол P = 90- р, который определяется величлной большей оси (а) формируемого на обрабатываемой поверхности деталл 5 эллипса

1759564 где R„ — длина отрезка от точки А до точки N; R — длина отрезка от точки А до точки С (см. фиг. 1 — 2). Величина Р,, определяется величиной меньшей оси (b) эллипса, формируемого на обрабатываемой поверхности детали 5, а именно г

h > Ru Ru — -, где h — наибольшая глубина асферической поверхности от торца детали 5, Режущий инструмент 3 с резцедержателем 4 установлен на инструментальном шпинделе 2 так, что направление его поступательного перемещения перпендикулярно оси инструментального шпинделя 2. При этом резцедержатель 4 вм":.сте с рех.ущим инструментом 3 совершает вращение атносительно оси инструментального шпинделя

2 в плоскости, через которую проходит штанга 9, являющаяся радиусом вращения

R инструментального шпинделя 2 в плоскости осей инструментального и рабочего шпинделей относительно аси, пересекающей ось рабочего шпинделя 1. Шпиндель 1, несущий обрабатываемую деталь 5, фиксируют, что исключает всякое его перемещение, инструментальному шпинделю 2 сообщают круговые подачи S u Sq соответствующие вращению инструмента 3 в плоскости, перпендикулярной оси инструментального шпинделя 2, и вращению последнего в плоскости осей рабочего и инструментального шпинделей. Режущему инструменту 3 сообщают согласованное с круговыми подачами 5 и S p поступательное перемещение Л.

Величины круговых подач S и $ > ре>кущего инструмента 3 определяют исходя из расчетных режимов резания, а поступательное перемещение режущего инструмента Л находят из параметров асферической поверхности, Например, для обработки эллиптического параболлоида, имеющего в сечениях плоскостей, параллельных плоскости zoy, параболы z - ау, в сечениях плоскостей, 2 параллельных плоскости zo>:, параболы х

by, перемещение Л, как функция от круговых подач S u S равное отклонению между поверхностью ближайшей сферической поверхности от асферической в плоскости, проходящей через точки С и N u перпендикулярной оси инструментального шпинделя 2 (cM, фиг. 1 и 2), легко определяется по геометрическим формулам. Под ближайшей к асферической сферической поверхностью принимается поверхность, имеющая общие диаметрально противополох,ные точки контакта с внешним диаметром асферической поверхности, В выбранной на фиг. 1 и 2 системе координат эллиптический параболоид выражается следующим уравнением

z x

? — + — =у — h ьг а

Норма-.ьное уравнение плоскости, проходящей через точки N и С, перпендикулярной оси инструментального шпинделя 2 и вращающейся относительной прямой параллельной оси OX и проходящей через точку С со скоростью S, имеет вид (см.

M.ß.Âûãoäñêèé. Справочник по высшей математике..М., "Наука", 1975)

y slnS <р t + z cos S p t = (Ru + R) sin $р 1, (2)

25 линия пересечения поверхностей (1) и (2) даст траекторию, которую должен описывать резец 3, а именно

30 (ysln Spt+ zoos Spt — (Ru + R) sin Spt)Р „ 1

2 +Х

b2 а2

Если положить, что резец не совершает поступательного перемещения, à его вершина находится в точке N, тогда точка N находится на поверхности, описываемой уравнени40

x2 — (у — (R + R,) sin S t p— — (z — (R + Ru) COS S t f = Ru (4)

При этом считается, что M совпадает с центром резцедержателя 4, т,е. точкой N, в момент, когда штанга 9 находится в крайнем верхнем или нижнем положении (см. фиг, 50 1 — 2)

Линия пересечения поверхностей (2) (4) дает траекторию, которую должен описать резец 3 при отсутствии перемещения Л, а именно

1х - (у - (R + Ru ) sin St) + (z + (R Ru )

cos St) — Ru ) - (y sin S p t +

2 2

1759564

R cos Spt

+ icos Spt-(R + R ) sin Sptj=0 (5) Величина перемещения Л есть отр : ок, отсекаемый кривыми (3) и (5) от луча, проходящего через ось симметрии Резца и 5 имеющего уравнение прямой, проходящей через точки С и N я, У + и+

Кц cos S t Кц sin S t — R sin S t

Пересечение прямой (б) с (5) и (3) даст две точки, расстояние между которыми равно необходимому перемещению Л резца 3 для конкретных величин углов поворота оси инструментального шпинделя 2 и штанги 9.

При этом во внимание должны быть приняты только те точки, у которых у h.

Аналогично рассчитывается Л и для других видов поверхностей, образующих асферические поверхности, В этом случае следы после резца образуют на обработанной поверхности близкие к зквидистантным линии, а ширина снимаемой при каждом проходе резца стружки примерно постоянная. Все это способствует снижению уровня шероховатости и повышению точности обработк л.

Согласованное с S u S p пере е ение Л резца 3 предварительно табулируется с необходимой точностью. после этого заносится с пульта запоминающее устройство (не показано), которое с необходимой частотой выдает сигналы на исполнительный механизм.

Формула изобретения

Устройство для обработки асферических поверхностей точением, содержащее станину со шпинделем изделия и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси рабочего шпинделя, и исполнительный механизм, один конец которого соединен с резцедержателем, а другой установлен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота и предназначен для ориентации резцедержателя вдоль оси шпинделя изделия, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества обработки за счет расположения рисок от резца в виде эквидистантных линий, инструментальный шпиндель установлен на станине с возможностью вращения в плоскости, проходящей через ось шпинделя изделия и точки пересечения осей шпинделя изделия и инструментального шпинделя.

1759564

1759564

Составитель С.дбульханов

Редактор M.Ñòðåëüíèêoâà Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Бучок

Заказ 3140 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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