Устройство для обработки некруглых цилиндрических поверхностей

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, обработки некруглых валов и отверстий. Устройство включает корпус, расположенный на корпусе резцедержатель с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим, копир, зажимное приспособление, установленное в корпусе копира, и инструмент, расположенный в резцедержателе под углом к оси копира. Для повышения точности при обработке синусоидальных кривых на резцедержателе жестко закреплен щуп, плоская рабочая поверхность которого перпендикулярна направляющим и который имеет контакт с наружной поверхностью подшипника, установленного на копире, выполненном в виде эксцентрика. При этом главный угол в плане инструмента определен по приведенному соотношению. 4 ил.

 

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при обработке некруглых валов и отверстий.

Известен плавающий патрон (см. в кн. С.Г.Лакирев. Обработка отверстий. Справочник /Под ред. С.Г.Лакирева/ М.: Машиностроение; 1984, стр.171). Патрон имеет поводковое кольцо, в пазах которого установлены шарики, по которым перемещается корпус патрона с инструментом при работе. Недостатком данного устройства является небольшой ход в радиальном направлении, отсутствие требуемой траектории движения, а значит невозможность получения требуемых некруглых цилиндрических поверхностей.

Известно приспособление для обработки трехгранных валов (см. в кн. С.Г.Лакирев, С.Г.Чиненов. Математическое моделирование и новые принципы формообразования некруглых поверхностей. - Челябинск: ЧГТУ, с.89, 1994. - ч.II), принятое за прототип. Устройство состоит из корпуса, в котором установлено основание с возможностью возвратно-поступательного движения. На основании расположен резцедержатель с инструментом, причем резцедержатель установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в плоскости, параллельной плоскости движения основания, а направление движения резцедержателя перпендикулярно направлению движения основания. Инструмент установлен в резцедержателе под углом к оси копира. Устройство содержит пустотелый вал, в котором установлен с возможностью поворота вал с закрепленным копиром. Копир контактирует с внутренними обоймами подшипников, установленных в резцедержателе. При вращении копира резцедержатель и основание совершают движения во взаимно перпендикулярных направлениях, что заставляет режущую кромку инструмента совершать сложное движение, образуя на детали требуемую поверхность. Недостатком данного устройства является невозможность получения синусоидальных цилиндрических поверхностей, сложность копира, низкая жесткость технологической системы и как следствие, снижение точности обработки.

Технической задачей является устранение указанных недостатков, а именно получение различных синусоидальных цилиндрических поверхностей при использовании простых копиров и повышение точности обработки.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для обработки некруглых цилиндрических поверхностей, включающем корпус, расположенный на корпусе резцедержатель с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим, копир, зажимное приспособление, установленное в корпусе копира и инструмент, расположенный в резцедержателе под углом к оси копира, согласно изобретению на резцедержателе жестко закреплен щуп, плоская рабочая поверхность которого перпендикулярна направляющим и который имеет контакт с наружной поверхностью подшипника, установленного на копире, выполненном в виде эксцентрика, при этом главный угол в плане ϕ определен по соотношению:

где L - минимальный вылет инструмента,

d - диаметр инструмента,

β - угол установки инструмента.

Сравнение заявленного устройства с известными позволяет сделать вывод о достижении нового технического эффекта, выразившегося в упрощении формы копира, выполненного в виде круглой поверхности при использовании плоского щупа, контактирующего с рабочими поверхностями копира, и повышение точности обработки за счет исключения изгибных деформаций инструмента от радиальной и осевой сил резания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показано устройство для обработки некруглых цилиндрических поверхностей;

на фиг.2 - разрез А-А устройства для обработки некруглых цилиндрических поверхностей;

на фиг.3 - сечение Д-Д устройства для обработки некруглых цилиндрических поверхностей;

на фиг.4 - схема для определения главного угла в плане.

Устройство для обработки некруглых цилиндрических поверхностей состоит из корпуса 1 (фиг.1), неподвижно установленного на поперечном суппорте токарного станка, подвижного элемента в виде резцедержателя 2, установленного в корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим 3 (фиг.2) и прижатого планкой 4 к корпусу 1 посредством болтов 5. В корпусе 1, резцедержателе 2 и планке 4 выполнены прямолинейные дорожки качения (направляющие 3), в которых размещены шарики 6. В отверстии резцедержателя 2 установлен инструмент 7, ось которого расположена под углом β к оси копира 8. Для настройки инструмента 7 на требуемый размер в корпусе резцедержателя 2 размещен винт 9, а также нажимные винты 10 (фиг.3) для фиксации инструмента 7 в требуемом положении. На резцедержателе 2 жестко закреплен щуп 11, плоская рабочая поверхность А которого перпендикулярна направляющим и который имеет контакт с наружной поверхностью подшипника 12, установленного на поверхность В копира 8. Между корпусом 1 и резцедержателем 2 заневолены прижимные пружины 13 для обеспечения постоянного контакта между копиром 8 и щупом 11. Копир 8 представляет собой деталь, устанавливаемую на шпиндель токарного станка, внутри которой располагается зажимное приспособление 14 для установки и закрепления заготовки; наружная поверхность детали В, на которую устанавливается подшипник 12, профилирована окружностью, ось которой отстоит от оси вращения копира на расстоянии "е".

Устройство работает следующим образом.

Заготовку закрепляют в зажимное приспособление 14. Круглый инструмент 7 устанавливают в отверстие резцедержателя 2, настраивают на требуемый размер при помощи винта 9 и фиксируют нажимными винтами 10, которые контактируют с лыской, выполненной на круглом инструменте 7 параллельно плоскости, проходящей через вершину и ось инструмента. Перемещением поперечного суппорта устанавливают щуп 11, заневоленный на резцедержателе 2 на наружную поверхность подшипника 12. Постоянный контакт между щупом 11 и поверхностью подшипника 12 обеспечивается с помощью пружин 13. Шпинделю станка придается вращательное движение резания, а продольному суппорту движение подач. В результате касания щупа 11 резцедержателя 2 рабочей поверхности подшипника 12, установленного на поверхности В копира 8, при вращении последнего происходит радиальное движение резцедержателя 2 в корпусе 1 по направляющим 3 с шариками 6 по закону f(t)=e·cos(ω·t), (ω - угловая скорость вращения копира) за счет чего и происходит обработка некруглого цилиндрического отверстия.

Для исключения изгибающих моментов от радиальной и осевой сил резания, возникающих при обработке, инструмент 7 устанавливают в резцедержатель 2 под углом β к оси копира 8 (фиг.4). Таким образом, изгибные нагрузки от радиальной Р_y и осевой Р_x сил резания компенсируют друг друга, при этом главный угол в плане инструмента определен следующим образом:

Уравнение моментов относительно точки О.

Разделим правую и левую части на Р_Y и подставим выражение

Использование предлагаемого устройства позволит получать различные синусоидальные цилиндрические поверхности при использовании простых копиров, например, в виде окружностей и повысить точность обработки за счет компенсации изгибающих моментов от радиальной и осевой сил резания.

Изобретение может быть использовано в технологических системах, применяемых для обработки некруглых цилиндрических поверхностей, профилированных синусоидой, например, для изготовления рабочих поверхностей деталей роторно-поршневых машин, а также деталей профильных соединений.

Устройство для обработки некруглых цилиндрических поверхностей, включающее корпус, расположенный на корпусе резцедержатель с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим, копир, зажимное приспособление, установленное в корпусе копира, и инструмент, расположенный в резцедержателе под углом к оси копира, отличающееся тем, что на резцедержателе жестко закреплен щуп, плоская рабочая поверхность которого перпендикулярна направляющим и который имеет контакт с наружной поверхностью подшипника, установленного на копире, выполненном в виде эксцентрика, при этом главный угол в плане ϕ определен по соотношению

где L - минимальный вылет инструмента,

d - диаметр инструмента,

β - угол установки инструмента.