Способ обработки отверстий с наклонной образующей
Использование: область обработки резанием , обработка сквозных круговых отверстий с наклонными образующими. Сущность изобретения: обработку ведут конусной фрезой, образующую которой устанавливают под углом к оси отверстия. Фрезу устанавливают со стороны детали, на которую отверстие выходит меньшим диаметром . Разворот образующей фрезы осуществляют в направлении от оси отверстия. Фрезе сообщают вращение вокруг своей оси и круговое перемещение вокруг оси отверстия , а также врезание на глубину, превышающую толщину детали по образующей. Определение расстояния от оси отверстия до места врезания фрезы и глубину врезания по соответствующим зависимостям позволяет расширить диапазон обрабатываемых отверстий. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ.СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4917683/08 (22) 11.03,91 (46) 30.08.93. Бюл. N. 32 (71) Ленинградское производственное обьединение "Сигнал" (72) А.В.Кубрин. (56) Авторское свидетельство СССР N 18032278, кл. В 23 С 3/04, 1990. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ С НАКЛОННОЙ ОБРАЗУЮЩЕЙ (57) Использование: область обработки резанием, обработка сквозных круговых отверстий с наклонными образующими. Сущность изобретения: обработку ведут коИзобретение относится к обработке резанием, а именно к обработке сквозных круговых отверстий с наклонными (гиперболическими) стенками„прорезанными конусными фрезами при их вращении вокруг своей оси и при одновременном обращении вокруг оси отверстия. Цель изобретения является расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона обрабатываемых от-. верстий благодаря уменьшению глубины. вреэания. Это достигается установкой фрезы со стороны детали, на которую отверстие выходит меньшим диаметром, разворотам образующей на угол а1 B направлении от оси отверстия и вреэанием фреэы на расстоянии от оси отверстия, равном L =0,5 J (Q — 2 з,пгу)г 1г cos a> cos (ф+ а1) Я 18369У8 А1 нусной фрезой, образующую которой устанавливают под углом к оси отверстия. Фрезу устанавливают со стороны детали, на которую отверстие выходит меньшим диаметром. Разворот образующей фрезы осуществляют в направлении от оси отверстия, Фрезе сообщают вращение вокруг своей оси и круговое перемещение вокруг оси отверстия, а также врезание на глубину, превышающую толщину детали по образующей, Определение расстояния от оси отверстия до места вреэания фрезы и глубину врезания по соответствующим зависимостям позволяет расширить диапазон обрабатываемых отверстий. 1 ил. и на глубину от этой поверхности, равную cosa соэ +a> + cosa> cos ф — а1 .В таком случае выход инструмента с Ор противоположной врезанию стороны onpecos ф+аi деляется соотношением, а не С д COS 1// — а1 ° ° ° соз — a1 . как это имеет место в прото- сО сов ф+а> типе. Увеличение угла в пределах 90 приво- Ж дит к уменьвению величины его косинуса и наоборот. баагодара этому арааанна ннотрумента по образующей конуса в сторону д его основания требует меньшего дополнительного эаглубления для завершения формирования поверхности гиперболоида в пределах толщина обрабатываемой детали, чем при врезании в направлении вершины конуса. 1030998 сов 1> сов 1/>+а) SIIlCIID COSljJ tSill т cos а со C — R2+ Х2+ Z2 = О. D — 2 0 I sin@+ I 4cos а cos а (2) На чертеже иллюстрируется предлагаемый способ обработки отверстия конусной фрезой при ее врезании со стороны поверхности с меньшим диаметром отверстия, Определение необходимых параметров обработки производится аналогичным путем, примененным в прототипе: предварительно определяется какую форму будет иметь стенка отверс1ия, если фрезу врезать со стороны поверхности с меньшим диаметром по направлению той же образующей,. В детали 1 с наибольшим диаметром отверстия на одной поверхности — D, с углом конусности образующей стенки а и глубиной по этой образующей I, диаметр отверстия на противоположной поверхности детали, меньший диаметр равен D — 2l sin а. Обработка отверстия также как в прототипе осуществляется конусной фрезой 2, но здесь в отличие от прототипа врезание по направлению образующей I осуществляется с противополо>кной стороны — с поверхности детали, на которую отверстие выхоДит меньшим диаметром, при этом также как и в, прототипе фреза, вращаясь вокруг своей оси, обращается вокруг оси отверстия, Размеры фрезы назначены из тех >ке условий, когда при ее погружении в деталь на глубину I ее режущий кон,ур вырезает сферу радиусом Р =-",(D — I sins a+ I соГа с центром, 2 сова отстоящим от поверхности детали на расD sin à — l стоянии Zo.= —. В этом случае диа2соэа метр фрезы — d и угол ее конусности также будут связаны между собой и параметрами отверстия соотношением d Но в отличие от прототипа, при смещении конца фрезы 3 по образующей I в ту же сторону как это имело место в способе-прототипе, центр сферы резания в момент смещения радиусом R< сместится по оси Z уже cos i на другую величину-С + (в протоcos t/ +à cos t типе на величину -С ), cos т/>-а Уравнение радиуса сферы резания в момент смещения будет выражаться как R = Х + (Z — С ), С другой совтф - -а стороны, в зависимости от параметров обработки этот радиус равен: Rс,= =-< — (+ Csin) +(Zo+ - — - Ccos)2, 0 cos Ф 2 cos Д+ а) Приравняв оба значения Rc. получим уравнение с тремя неизвестными относительно X, Z и С: — (— + Csin а) + (Zo+ D 2 cos 2 cos т/>+а - Ccos а)2, которое в упрощенном виде выражается как Р— 2 D I э1па+! где R2 - (B прототипе в 4cos а знаменателе не сов(т/ + а), а сов(т/> — а). 30 Для получения уравнения огибающей также как и 9 способе с врезанием со стороны большого диаметра отверстия, берется производная от (1) и приравнивается нулю и из полученного уравнения определяется С, 35 которое затем подставляется в (1). Полученное уоавнение огибающей имеет вид X +Z 2 (Dcos 2 — Ып,>+ а ) sine+ 2cosrxcossiZ 404 cos а сов(ф+ а)сов (/) — а) Уравнение (2) полностью совпадает с уравнением огибающей в прототипе. Из этого следует, что при движении по образующей I с противоположной стороны детали 50 инструмент того же размера формирует поверхность отверстия такой же гиперболической формы, как и при врезании со стороны поверхности отверстия бол ьшого диаметра. Следовательно для получения данных для 55 обработки гиперболического отверстия, пересекающего номинальное коническое по наружным кромкам. вычисление нового угла наклона образующей врезания а1 также как и в прототипе должно осуществляться решением уравнения 1836998 L= 0,5 х 2 2 1 — tg 7/4tg at 2 (! а) + 797/ЯЯа1 D — I sin a Sit7 Q = 0 Icos а + д 2 соз 7/г! -1св.дв.б = cos (7/r + +а 1 Свр.м — 2 cos !7/г — а) COS 7/Г < оси I cosa {5) cos а1 2 cos 7/г 50 (6) - (7.г — 2!з!и а) — 2 2 т ) (эта Для определения глубины врезания инструмента со стороны отверстия меньшего диаметра необходимо в уравнение (1) подставить значения X и Z, определяющие место окончания формирования гиперболического отверстия на противоположной поверхности детали. В заданных координаD — l з!па тах Z = Zo =, а X определяется 2 cosa при решении уравнения (2) относительно X при подстановке в него значения Z = Zo u равно X=.Xï=05! D +! cos 7/г-а Величина выхода фрезы 3 за поверхность с отверстием большого диаметра при врезании ее со стороны поверхности малого диаметра определяется подстановкой полученных значений Х и Z в уравнение (1) и равна Для гиперболического отверстия, пересекающего заданное коническое по наружcos a н ым кромкам, п ри условии, что I1 =! cos а1 cos acos 7/г+ а1 Эта ВЕЛИЧИНа раВНа С1вр,м = I cosа1 cos 7/г — а1 а полная глубина врезания фрезы 4 от поверхности с отверстием малого диаметра равна cos а (cos (7/г+а1 +1) (3) соза1 2 cos 7/г — a1 Место врезания на поверхности отверстия малого диаметра — расстояние от центра отверстия, при котором обеспечиваются требуемые размеры по кромкам, определяется решением третьего члена системы уравнений приведенной в прототипе ({7)— нумерация формул прототипа) относительно 0,5{!:71 — 2ltsin а). B результате этого решения расстояние от центра отверстия до места врезания со стороны отверстия малоtoдиаметра равно: соз2 а1 соз (7/ + а1) Применение предлагаемого способа определяется невозможностью или нецелесообразностью применения способа-прототипа. Обработка отверстий с гиперболиче10 ской стенкой способом-прототипом и предлагаемым способом производится фрезами, у которых угол конусности меньше угла наклона образующей отверстия к его оси (7/г < а), и поэтому ось 5 фрезы 6, врезаемой со стороны поверхности отверстия большого диаметра, наклонена относительно поверхности детали на угол а — 7/г. Возможность обработки отверстия с этой стороны определяется возможностью беспрепятственного движения оси 5 с укрепленной на ей фразой 6 до заданной длины пути выхода по образующей !1 конца этой фрезы с противоположной стороны детали, т.Е, дОЛжНО бЫтЬ, Чтаби 1св,дв С16. Длина выхода конца ф резы определяется cos а cos 1/г -a1 из прототипа как Си = +, а соза! cos 7/Г+а1 длина пути свободного движения фрезы при врезании со стороны отверстия большого 30 диаметра определяется из геометрии построений на чертеже и равна: где cI«> — диаметр оси фрезы 5. Возможность обработки с врезанием 40 фрезы со стороны поверхности детали с отверстием малого диаметра определяется аналогичным сравнением протяженности пути свободного движения фрезы с этой стороны с требуемой длиной выхода конца фре45 зы за поверхность с отверстием большого ДИаМЕтРа: 1св.дв.M С1дв, Как видно на чертеже, длина свободного движения фрезы 3 равна: d !соза 1-1св.дв. и 2 cos 7/г cos а1 + я1п(а1 +gr7 do c0s 7/г 2 соз 7/г 55 гдв hD = 0,5(0н — D7M) = 0,5((D — 2 I sin а)— длина равна наименьшему расстоянию от 1836998 оси 7 до поверхности детали), а требуемый выход фрезы со стороны отверстия большого ДиаметРа С1!>р.< в зависимости от паРаметров обработки указан ранее. Пример применения предложенного способа при следующих заданных элементах отверстия: наибольший диаметр Э = 120 мм глубина по образующей I = 30 мм угол наклона образующей к оси отверстия а = 25 угол конусности фрезы 7/7= 25 Первоначально определим существует. ли возможность врезания фрезы со стороны поверхности детали с выходом на нее отверстия большим диаметром на глубину, обесi! ечи в а ющу !о обработку всей гиперболической стенки. отверстия. Протяженность пути свободного хода оси 5, на которую установлена фреза 6, определенная по формуле (5) при вычисленном угле врезания инструмента a1 = 31 21, равна 11св.до.б = 25,403 лм (за вычетом половины толщины оси 5). Требуемая длина выхода конца фрезы 6 с противоположной стороны детали для полной обработки отверстия при врезании со стороны большего диаметра равна С1вр.а = 28,548 мм. Эта величина превышает длину свободного хода оси фрезы. Таким образом, полная обработка отверстия с заданными г!араметрами не может быть выполнена со сторонь! поверхности отверстия большого диаметра. Возможность полной обработки поверхности отверстия при врезании фрезы 3 со стороны поверхности с отверстием малого диаметра характеризуется величиной расстояния оси 7 до поверхности отверстия по образующей i1. Эта величина, определенная по формуле (6), за вычетом половины толщины оси 7 Равна: 1св.дв м = 15,380 мм. Расчетная длина выхода конца фрезы 4 за поверхность детали с отверстием большого диаметра при врезании со стороны поверхности с отверстием малого диаметра равна: С1ep == 8,876 мм. В этом случае остается запас пространства для расположения половины диаметра оси фрезы, равный: 1нр.дв.м — С1вр.м = 6,504 мм. Для 0,5боси нужно 6,504cos25 = 5.895 мм, Предложенный способ обработки отверстий с гиперболической формой стенок обеспечивает уменьшение глубины врезания инструмента в обрабатываемую деталь, что расширяет технологические возможности высокопроизводительной обработки отверстий с наклонными стенками с помощью конусных фрез. Благодаря предло.женному способу этими фрезами могут обрабатываться отверстия в ши роком диапазоне их размерений независимо от то5 ro, что их невозможно выполнить со стороны поверхности, на которую отверстие выходит большим диаметром. tg ГХ! (2 + Ig ГХ! 1 — tg 7/7 tg à! 20 D 2 (1 (I cos гх) )+ 1 + 191/4Яа1 0 — I sin гх sin a =0 i cos а 25 при этом смещают место врезания фрезы относительно оси отверстия, сообщают ей вращение вокруг своей оси, круговое перемещение вокруг оси отверстия и врезание на глубину, превышающую толщину деталей по образующей, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью расширения технологических возмо>кностей за счет расширения диапазона обрабатываемых отверстий благодаря уменьшению глубины врезания, фрезу устанавливают со стороны детали, на которую отверстие выходит меньшим диаметром; разворот образующей иа угол а 1 осуществляют в направлении от оси отверстия, а расстояние от оси отверстия до места врезания фрезы и глубину врезания определяют соответственно по зависимостям L-=О.5 к 45 ((!, 2 )2 12 сов a cos ф — сц cos сх! cos (t/) + гх1) cosa 50 Р . cos а1 + 1) 7 где D — наибольший диаметр отверстия; I — глубина отверстия по наклонной образующей отверстия; 55 и — угол наклона образующей отверстия; z/>- угол конусности фрезы, Формула изобретения 10 Способ обработки отверстий с наклонной образующей, конусной фрезой, образующую которой устанавливают под углом а! к оси отверстия в детали, определяемым из соотношения 1836998 Составитель А,Кубрин Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Мотыль Редактор С.Кулакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2851 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
