Способ обработки отверстий с наклонной образующей

 

Использование: область обработки металлов резанием, обработка сквозных круговых конических отверстий, когда диаметр отверстия значительно превышает его глубину . Сущность изобретения: обработку ведут конусной фрезой, которую устанавливают под углом к оси отверстия, равным углу наклона образующей последнего . Место врезания смещают от оси отверстия , фрезе сообщают вращение вокруг своей оси и круговое перемещение вокруг оси отверстия с одновременным врезанием в деталь на глубину, превышающую глубину отверстия в направлении образующей отверстия . При врезании фрезе сообщают непрерывное смещение к оси отверстия. Величину смещения и глубину врезания определяют по соответствующим математическим зависимостям. До непрерывного смещения фрезу можно врезать по прямой с соответствующим смещением места врезания фрезы на поверхности детали к оси отверстия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистИНЕских

РЕСПУВЛИК (я)я В 23 С 3/04

+ Ж»» в1о а — - = 0

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4937985/08 (22) 19.04,9 ( (46) 30.08.93, Бюл. Vi 32 (71) Ленинградское производственное объединение "Сигнал" (72) А.В.Кубрин (56) Авторское свидетельство СССР

N 11880033227788,, (к((л(. . В 223 3 СС, 33//0044, 1990. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ С

НАКЛОННОЙ ОБРАЗУЮЩЕЙ (57) Использование: область обработки металлов резанием, обработка сквозных круговых конических отверстий, когда диаметр отверстия значительно превышает его глубину. Сущность изобретения: обработку ведут кон усн ой ф резой, кото ру(о

Изобретение относится к обработке резанием, а именно к обработке сквозных круговых конических отверстий, когда диаметр отверстия значительно превышает его глубину, при использовании инструментов с кольцевым режущим контуром — кольцевых сверл или конусных фрез.

Целью предлагаемого способа является повышение точности обработки конических отверстий по всей поверхности и упрощение способа за счет использования унифицированного инструмента (a части размеров).

Поставленная цель достигается установкой фреэы под углом к оси отверстия, равным углу наклона образующей отверстия к его оси, врезанием фрезы в направлении образующей с сообщением ей непрерывного смещения к оси отверстия на. БЫ 1836999 All устанавливают под углом к оси отверстия, равным углу наклона образующей последнего, Место врезания смеща(от от оси отверстия, фрезе сообщают вращение вокруг своей оси и круговое перемещение вокруг оси отверстия "одн,овременным врезанием в деталь на глубину, превышающую глубину отверстия в направлении образующей отверстия. При врезании фрезе сообщают непрерывное смещение к оси отверстия.

Величину смещения и глубину вреэания определяют по соответствующим математическим зависимостям, До непрерывного смещения фрезу можно врезать по прямой с соответствующим смещением места врезания фрезы на поверхности детали к оси отверстия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. величину Ь0х. которую определяют в зависимости от глубины врезания Iz из соотношения а врезание производят до глубины по образующей

2 го»«IIP» (0 вввовв -(dcd»исовв(-вь(в1(0 — 2 » »dy ов во(в

21 (щс1осовасовд-савв (св-2 в»в»сввв -овс »во в где D — наибольший диаметр отверстия;!— глубина отверстия по образующей; a — угол

1836999

55 наклона образующей отверстия; d — диаметр фрезы; 1//- угол конусности фрезы, Соотношения величины смещения, глубины врезания л параметров отверстия и фрезы получены из условия непрерывного касания сферы резания непрерывно иэменяющ,ося радиуса поверхности обрабатываемого отверстия конической формы, При это1м параметры примененной фрезы; диаметр и угол конусности, не связаны жестко с размерами обрабатываемого отверстия.

Для сокрагцения протяженности пути врезания со смещением инструмента поставг)ен))ая цель также достигается первоначальным врезанием фрезы по прямой, образу)о)1!ей при смещении места врезания в non=-рхность детали к оси отверстия от его образу ощей на величину. равную

ГГd>n =- — - - . - !IS — )2 - (d со 2 rl ron Г/ — Sin i/ 1)2 — Ol ooo r )2 )

2 nns rr до глублны по направлению образующей, определяемой как! о =:-.— — — rI cos ГГ 202 1/i sin / 0 d Sos ll—

1 2 2 2 2 Осо 12 — ГГ) cl I 0 — (Л Sos Г1 ros 1/ — sin i/ ) 0 — d Sos a) j

1! 2 2 2 2 2

На фиг, 1 и 2 иллюстрируется осуществ:ejjve спосо" à v. представлены данные для определения расчетных формул.

В плоской детали 1 требуется вырезать круглое отверстие с конической стенкой, образу)ощая которой I наклонена к оси отверстия H àугол а,Отверстие имеет наибольший диаметр (основание конуса) D, Для прорезания применена конусная фреза 2 диаметром Л и углом конусности ф, назначаемым произвольно без жесткой связи с параметрамл =". iрезаемого отверстия, но при усло ви j, что )// < а с учетом только достаточности диаметра инструмента для обработки отверстия на полную глубину I u возмо>кности закрепления его на оси 3 (б и

)jÄ,, одна "o и с учетом того, что черезмерное увеличение диаметра фрезы не позволит образуемой ее режущим контуром сфере вписаться в обрабатываемое отверстие, в зна )ительное увеличение угла конусности приведет к значительному увеличению ширины реза.

Осуществление предложенного способа производят установкой вращающегося на своей оси с одновременным обкатыванием вокруг оси отверстия инструмента своей образующей параллельно образующей конического отверстия со смещением в направлении к оси отверстия, 5

Сущность предлагаемого способа заключается в обеспечении такого положения. при котором сфера резания с непрерывно уменьшающимся по мере врезания диаметром постоянно касалась стенки обрабатываемого отверстия. Это может быть достигнуто непрерывным по мере вреэания фреэы смещением ее образующей к центру отверстия при сохранении параллельности с образующей стенки отверстия, аким образом поступательное вреэание фрезы происходит не по прямолинейной, а по криволинейной образующей, Для вывода уравнения кривой линии, характеризующей эту образующую, нужно получить математическую зависимость смещения конца режущего контура фрезы -hD» от глубины врезания инструмента по его прямой образующей Iz, его параметров и параметров отверстия, При обработке стенки отверстия на расстоянии С по образующей от поверхности детали радиус сферы резания й, будет определять перпендикуляр, восстановленный из конца Cz до пересечения с осью отверстия 8 точке О». Сферу резания 4 радиусом R» образует своим вращением вокруг оси отверстия режущий контур 5 фрезы 2, образующая 6 которой параллельна образу)ющей стенки отверстия 7, При этом глубина врезания фрезы от поверхности отверстия равна Iz. Для получения искомого уравнения смещения образующей соединим конец врезанной на глубину 4 фрезы 2 с центром сферы резания О», На чертеже видно, что данный отрезок также равен R», В треугольнике аЬО»аЬ = R,cos(tjr + к,), а с другой стороны аЬ = Iz — (Cz = / )Э,э)па), тогда ab=R»(cos >///cos ⻠— sin ф sin гс),).

Значение функции угла и>» мо>кно найти из треугольника cbO»

cos в» =- и siп и>, = "

2 К» R»

После подстановки и преобразования получим:

Iz= Cz+ о со$ />, / 2 о

2 /" 4 — sin ф/В» — —— — hD» sing . (1)

С другой стороны, как видно на чертеже

lz и Ж>» связаны между собой соотношением Ж4 = cos а= R» — /R» (ab)) и после подстановки значения аЬ

hD»cos а=

= Rx — /)2» — IIr — С + )2 nina) (2) На чертеже также видно, что переменный радиус сферы резания равен

1836999

). (4) 1Вк/2 = R»cos(pi+ в,) = 2

= — cos ф — sin ф о

Cz iz (5) 40 (8) О -2 I Slncc)1 -б са$ al—

1 1

at, (9) Rx = R0 — Iztg а, где Rn — радиус сферы резания при обработке кромки отверстия диаметром О. Отсюда и =

2 оза

2 cîç а

Выразив R0 через значение переменного радиуса и преобразовав, получим зависимость:.

0 cosa

С 2 sin a "sin à ()

Подставив (3) во (2) и решив полученное квадро)атное. уравнение относительно В», получим значение зависимости радиуса изменяющейся сферы от переменных величин: смещения образующей фрезы и глубины врезания на момент смещения, и от постоянных параметров отверстия.

D — 2 Iz sina

Я =сца 2 !па

Подставив (4) в(3),,найдем зависимость расстояния по образующей места обработки стенки отверстия от глубины врезания инструмента и величины его потребного смещения

Подставив (4) и (5) в (1) и преобразовав, получим искомое в конечном итоге уравнение зависимости смещения образующей инструмента от глубина врезаяия и от постоянных параметров отверстия и фрезы при обработке конического отверстия предложенным способом:

1 РΠ—. 2 О $1п сс d

sin бР lg cc j — - — — + (1> — 2 Ic sin a — ЙО.) $$0,)1 — — +

2 sin a с

Ю+ЛО „„, — áños О (6) Уравнение (6) в общем виде является уравнением 8-й степени кривой 8, асимптотически приближающейся к линии, проходящей через образующую обрабатываемого отверстия. Соответственно на поверхности отверстия, со стороны которой врезается фреза (при lz = О) величина смещения образующей фрезы от образующей отверстия

ADo должна определяться из соотношения

SInIP Ig 12(— + (Π— ЛОп) hO„j- — — +

0 .1 б

2 slnli б

+ ) (0 Л0о) ЛРо + Л0о SIn I2 ."-- — =О (7)

Окончание обработки стенки конического отверстия характеризуется касанием сферы резания, формируемой режущим контуром 5. конусной фрезы, нижней кром5 ки отверстия, т.е. при обработке стенки на всю глубину. Радиус сферы резания в дан0 — 21sin а ный момент равен R» = о

Располагая постоянными параметрами

10 обрабатываемого отверстия и фрезы и используя приведенные выше методы определения зависимости смещения образующей инструмента от глубины его врезания, можно определить величину конечного смеще15 ния образующей (при Cz = I) и конечную глубину врезания фрезы i».

Величина конечной глубины вреэания инструмента складывается из глубины отверстия по образующей и половины хорды

20 дуги сферы резания радиусом й» за.вычетом проекции величины смещения образующей фрезы на образующую отверстия I» - I +

IR»/2 — Ж)кз!п а, где

Ь0» = (.—

1 соз а что после подстановки значений R, и IR,/2

35 равно

Л0 = — Г- (i0 — 2) slaа)—

2eOS $2 — Р ° -21 и РР lc Р cÐÁ 21 1" Р d

Подставив определенные в параметрах отверстия и фрезы значения IR»/2 и BQ» в выражение конечной глубины врезания и

45 преобразовав, получим зависимость конечной глубины от заданных параметров обработки отверстия:

I, — — I co a (Π— 2 I 1 I o cl)1 - (d sos a sos rp - ° Incp

50 — (D — — — + б сос РР сао $$ - 11п )$ (D

21

ilncc

Аналогичным методом определяется величина смещения образующей фрезы и глубина ее вреэания в поверхность детали при обработке верхней кромки отверстия. Глубина врезания, при которой начинается формирование стенки отверстия, определя1836999

10 Наибольший диаметр отверстия,мм, D 300

Глубина по образующей,мм,l 60

Угол наклона стенки отврстия, град,а 30

15 Подачу на врезание по образующей назначаем S = 5 мм/ об.

Применена фреза диаметром d = 150 мм и углом конусности 1//= 15О.

Для осуществления обработки кониче20 ского отверстия с заданными параметрами предложенным способом в первую очередь по формуле (7) вычислим hD,,ïo формуле (10) — йЭ(2, по формуле (8) — ЛЗ», по формуле (11) — 1и и по формуле (9) — !», На основании

25 полученных данных по формуле (6) методом последовательного пр1лближения определяем Л01 — значения смещения образующей при врезании инструмента для каждого полного оборота фрезы вокруг оси отверстия.

Полученные значения, а также Iп 1», Л:)о, Мп и ЛЭ» приведены в таблице.

Конусную фрезу устанавливают в шпиндель станка и разворачивают ее до положения, при котором ее образующая наклонена на угол а = 30 относительно оси отверстия, при пересечении осей фрезы и отверстия.

Фрезу в шпинделе опускают до соприкосновения ее конца с поверхностью детали на расстоянии ADo = 2,359 мм от места выхода образующей отверстия на поверхность детали (0,5D = 150 мм от оси отверстия). Затем вращающуюся фрезу врезают по направлению образующей в деталь с одновременным ее обращением вокруг оси отверстия и при одновременном смещении к центру отверстия по мере погружения на величину, указанную в таблице. Смещение может производиться плавно по программе, заложенной в управление станка, или прерыви0 сто (вручную) после каждого полного оборота фрезу вокруг оси отверстия. Обработку производят до врезания инструмента на глубину I» = 98,181 мм по образующей, При обработке с сокращением участка смещения образующей, фрезу устанавливают при соприкосновении ее конца с поверхностью детали на расстоянии Л0п = 3,451 мм от места выхода образующей отверстия на поверхность детали, после чего фрезу (10) Баз лруясь на условия (10) и (11) процесс обработки конических отверстий можно уп- 3

I:ooTèII.-. Глубина врезания с непрерывным смещением образующей может быть умень;.;;,n, Для зтого следует, отступив от образу«)ц,ей отверстия на величину 6J3n, врезать фрезу по прямой образующе1л под углом а к 3 оси oiâàðñT(è на глубину1п, а затем продолжить врезэние при смещении фрезы на вел 1лчину А3<, определяемую из уравнения (6).

Вычисление величины смещения образующей фрезы в зависимости от условий 4 использсвания предлагаемого способа может быть выполнено методом последовательного г(рибли>кения в том числе и с использованием ЭВМ.

Количество вычисляемых точек кривой 4 смещения — шаг вычисления зависит от того, на каком оборудовании выполняется обработка отверстия; на универсальном оборудовании или на станке с ЧПУ, а также от требуемой точности обработки. Как при осу- 5 гцествлении смещения образующей по непрерывной кривой, так и при дискретном смещении, за шаг расчета целесообразно брать величину подачи фрезы по образующей за один оборот обкатывания вокруг оси 5 отверстия, При использовании предложенного способа поверхность отверстия вследствие сферическolo движения кольцевого режугце о контура фрезы будет иметь соответстЕТСЯ KBK =- (п1а — Л0(2З(П а. ГДЕ In 1/2

d d

RnCOS(1/2 + Вп) — .р С0$1/) $lf71 1 «22, c)

D 1 ("-(= „— . Тогда Inl/2

22

2 соз а 2cosa

«(d C OS а COS 2/« — Sin r/r /Ь2 — d COS а) .

Величина смещения образующей фрезы на поверхности, со стороны которой производится врезание инструмента on1 2 п1

2 ределяется как ADn = (R Rn — (— )), cosa " 2

После поДставки значений Rn и (п1/2, величлна смещения образующей врезаемой фрезы на поверхности детали равна,«(1, - — „. «1 — Ис — (d co«re cosr/r — 2m r/r 10 — d cos о?

1 2 2 2 2

? «О«

Подставив значения Inl/2 и Л0л, получим потребную для начала формирования стенки отверстия глубину врезания фрезы го образующей:

2 2 2

1„= - -- -"- (о со rr ros«/r — 21н 1/ (I? -- d cos rl—

2 cos «) — 1о rrf (> — (d coсrlcosr/ —;In 2/ D? — d? cos?n) ) венно сферическую шероховатость в виде пологих тупоугольных волн с шагом по основаниям, равным подаче фрезы на врезание за один оборот вокруг оси отверстия.

В качестве конкретного примера использования предлагаемого способа рассматриваются условия прорезания конического отверстия, имеющего следующие размеры:

1836999 врезают по направлению образующей сме- щения до глубины In = 30,311 мм, а далее обработку производят со смещением образующей согласно данным таблицы до врезания инструмента на глубину I» = 98.б33 мм. 5

Предло)кенный способ обеспечивает прорезание отверстий с коническими стенками при обеспечении высокой точности их размеров и обеспечении гладкой поверхности стенок. 10

Способ позволяет применять конусные фрезы унифицированных размеров для обработки отверстий с широким диапазоном размеров по диаметру, глубине и углу конусности. 15

Формула изобретения

1. Способ обработки отверстий с наклонной образующей конусной фрезой, которую устанавливают под углом к оси отверстия в детали, смещают место вреза- 20 ния относительно оси отверстия, сообщают фрезе вращение вокруг своей оси и круговое перемещение вокруг оси отверстия с одновременным врезанием в деталь на глубину, превышающую глубину отверстия, от- 25 л и ч а ю шийся тем. что, с целью повышения точности обработки и упрощения способа за счет использования унифицированного инструмента, угол установки фрезы к оси отверстия выбирают рав- 30 ным углу наклона образующей отверстия, врезание фрезы осуществляют в направлении образующей отверстия с сообщением фрезе непрерывного смещения к оси отверстия на величину hD, которую определяют в 35 зависимости от глубины врезания Iz из соотношения

»1а »о»

Г =-.„

»о "(2 1„+ (Π— 2 I, »1ас» — hD,) оЦ» — (о)» +

7 б (Π— 1р ° tnc» — hD ) yhp»1по Dco»9 о (при атом врезание производят на глубину I„, равную

1, 1

2 са» а) О (D — 2 I sin о)» — d» соа» )» (— = — О-2 —

-(D — —,„— )+ а са» a co» y — sin а»

Ю. -- —,— (О1

2 со» с» до глубины. равной:

1» Z Z Z(dens»»co»(s sln(S Д» О» со»»с»

"а*-(* * »-»»Га 7 "» где 0 - наибольший диаметр отверстия;

I — глубина отверстия по образующей; а — угол наклона образующей отверстия:

d — диаметр конусной фрезы; ф- угол конусности фрезы.

2. Способпоп.1,о» лича ющийся тем, что перед непрерывным смещением к оси отверстия врезание фрезы осуществляют по прямой, смещая последнюю в месте врезания в поверхность детали к оси отверстия на величину 61:)(2, равную

1836999 Составитель А.Кубрин

Техред М.Моргентал

Корректор В,Петраш

Редактор С.Кулакова

Г1роизводственно-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