Профиленастраиваемое устройство с однокоординатным числовым программным управлением для обработки матриц пресс-форм

 

1"

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 557882 союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04 11.74 (21) 2072912/08 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 23.0б.77 (51) М. Кл. В 23С 3/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.914.33 (088.8) (72) Автор изобретения

3. Б. Гуревич (71) Заявитель (54) ПРОФ ИЛ ЕНАСТРАИ BAEMOE УСТРОЙСТВО С

ОДИОКООРДИИАТИБ1М 1ИСЛОВБ1М ПРОГРАММИБ1М

УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТРИЦ ПРЕСС-ФОРМ

Описываемое устройство предназначено для обработки некруглых в плане матриц пресс-форм с боковой конической поверхностью и устанавливается на станке, например зубофрезерном, с вращающейся планшайбой для закрепления заготовки.

Известны устройства подобного назначения, выполненные в виде планетарно-кулисного механизма, ведущим звеном которото является связанный с приводом сателлит. На хвостовике сателлита укреплен вневенцовый палец, шарнирно связанный с кулисой, несущей шпиндель с валом инструмента. Устройство снабжено механизмом, обеспечивающим купольной и боковой поверхностям некруглую в плане форму (1).

Известные устройства имеют следующие недостатки: HeïîäBèÿíoñòü установки вневенцового пальца, ограничивающую диапазон обрабатываемых поверхностей; сложность конструкции привода к сателлиту из-за эллиптической траектории движения вневенцового пальца; необходимость в сложном, трудоемком копирном устройстве для обеспечения некруглой в плане формы упомянутым поверхностям; невысокая производительность из-за большого количества холостых ходов инструмента при обработке купольной поверхности и низкой скорости вращения заготовки, ограттиченной 1/2 об/мин из-за отсутствия жесткой связи в приводе сателлита.

С целью расширения диапазона обрабатываемых асферических поверхностей, аппроксимпруемых эквидистантой к эллипсу, включая ооработку плоских поверхностей, упрощения конструкции привода сателлита и увеличения производительности обработки, описываемое устройство снабжено установленным

10 на сателлите, на расстоянии от его центра, равном радиусу начальной окружности его зубчатого венца, вторым пальцем, шарнирно сочлененным с прямолинейно подвижным по направляющим плиты ползуном, привод кото15 рого включает установленный на плите шаговый электродвигатель с гидроусилителем и дифференциал, например конический, выходное солнечное колесо которого связано с винтом, взаимодействующим с гайкой, укреп20 ленной на ползуне, водило связано с гидроусилителем, а входное солнечное колесо через шестеренчатую передачу связано с настраиваемой кинематической цепью станка, при этом, вневенцовый палец и шпиндель с валом инструмента установлены на салазках, перемещающихся одни — по хвостовику, дрчгие — по кулисе.

На фиг. 1 и 2 представлена кинематиче ская схема устройства; на фиг. 3 — схема

557882

15

20 жения пальцев 9, 13 объясняется тем, что центр пальца 12 совпадает с полюсом зацепления сателлита б с неподвижным сектором солнечного колеса 4 и является для сателлита мгновенным центром врашепия, а ось кулисы — мгновенным радиусом вращения, который при обкатке сохраняет постоянный угол

90 .

Высокая производительность ооработки достигается путем непрерывности процесса обработки рабочей поверхности вращающейся заготовки и взаимодействия с движениями инструмента, образующих съем стружки по некруглой в плане спирали и увеличеннои скоростью вращения заготовки порядка 5—

12 об/мин.

На фиг. 6, 7, 8 даны плановые проекции ма. триц со стороны торца, пересечение которого с боковой конической поверхностью образует

«торцовый контур», задаваемый чертежом матрицы, с центром Оь лежащим на оси ОО,.

В полярной системе координат с полюсом

О «торцовый контур» является геометрическим местом концов радиус-векторов, яв45 ляющихся функцией полярных углов а, отсчитываемых от начального радиуса вектора. ро по часовой стрелке.

На фиг. 5 показано меридиональное сечение матрицы 36, выполненное под некоторым произвольным углом а, образующее три сопрягаемых отрезка: ОА — дуги асферического купола, А  — дуги радиуса r галтели и закругления фрезы с центром Ць и прямой

В,CI — образующей конуса боковой поверхности с углом я).

Через центр Ц> проведены две эквидистанты: О LI, — к дуге ОА и С Ц> — к о бразую60

65 устройства, настроенного на обработку плоских матриц; на фиг. 4 — установка резца; на фиг. 5 — схема к принципу образования некруглых в плане спиралей; на фиг. б, 7, 8— схемы снятия стружки соответственно с плоской и двух асферических поверхностей.

На салазках 1 суппортной стойки 2 зубофрезерного станка установлена коробчатого вида плита 3, на которой смонтирован планетарно-кулисный механизм, включающий: сектор солнечного колеса 4, водило 5, ось вращения которото расположена в центре колеса

4, сателлит 6 с хвостовиком 7 и установленными на нем салазками 8 с вневенцовым пальцем 9, шарнирно сочлененным с кулисой

10, в прорези которой установлен скользящий сухарь 11, шарнирно связанный с пальцем 12, укрепленным на водиле, на расстоянии от оси вращения, равном радиусу начальной окружности сектора зубчатого венца солнечного колеса 4. Сателлит 6 снабжен, установленными на расстоянии от его центра, равном радиусу начальной окружности его зубчатого венца, вторым пальцем 13, шарнирно связанным с прямолинейно подвижным по направляющим

14 плиты 3 — ползуном 15, несущим гайку (не показанную на чертеже), взаимодействующую с винтом 16, связанным с выходным солнечным колесом 17 дифференциала, установленного на плите 3 вместе с шаговым электродвигателем 18 и гидроусилителем 19, с которым связано водило 20, а входное солнечное колесо 21 через шестеренчатую передачу 22, 23 — с валом 24, соединенным с настраиваемой кинематической цепью станка.

Вал 25 с инструментом, например фрезой 26, смонтирован в шпинделе 27, установленном на перемещающихся на кулисе 10 салазках

28. Настройка салазок 8 и 28 осуществляется винтовыми механизмами (на чертежах не показаны) с помощью рукояток 29, 30. Установочное, ручное перемещение ползуна 15 производится с помощью рукоятки 31, укрепленной на винте 16.

Привод вала 25 осуществляется с помощью специальной муфты для перемещающихся валов, основание 32 которой укреплено на плите

3, входной ее вал 33 соединен с настраиваемой кинематической цепью станка, а полый шлицевой поводок муфты (на чертежах не показан) сочленен с валом 25, которому муфта, передавая непрерывное осевое вращение, обеспечивает все необходимые степени свободы при премещении вместе со шпинделем 27 и кулисой 10.

Управление шаговым двигателем 18 осуществляется с помощью последовательно поступающих командных импульсов от командоаппарата 34, установленного на станине станка и связанного синхронной кинематической передачей с планшайбой 35 и закрепленной на ней заготовкой асферической матрицы 36.

Центр вневенцового пальца 9 и основание тороидального закругления радиуса r фрезы

26 или абразивного инструмента, при обкатке движутся, соответственно, по эллипсу и эквидистанте к нему, параметры которых зависят от настроек.

Расстояние центра вневенцового пальца 9 определяются: от начальной окружности сателлита 6 — малая полуось b эллипса 37; от основания тороидального закругления — эквидистантное расстояние l эквидистанты 38 матрицы 36. При настройкс b=0, когда центр пальца 9 устанавливается на уровне пальца

13, палец 9 вместе с пальцем 13 движутся вместе с ползуном 15 — прямолинсйно, а связывающая пальцы 9 и 12 ось кулисы 10 движется поступательно, сохраняя прямой угол с линией движения ползуна и пальцев 9, 13, при этом основание фрезы 26 движется по прямой, параллельной этой линии, и на вращающейся заготовке вырабатывается плоский купол 39 матрицы 40 (фиг. 3).

Ортогональность оси кулисы к линии двищей С Вь определяемые радиус-векторами р и р, где С LI< — — r вес ; р =р.— r sec cp, а р находится из совместного решения уравнений упомянутых эквидистант, Проведя меридиоиальные сечения по всей матрице, пля каждого сечения получим положение центра

Ц и величину рь Геометрическое место Ц галтели является линией пересечения экви557882

55 б0

65 дистантиых поверхностей к куполу и конусу матрицы, и ооразуст пространственный замкнутый контур, названный здесь «опорный контур». P33HocTII Лр между олизле>калцими p2диус-векторами «опорного контура» рл и pz, взятыми по всему обводу, в пределах угла а от 0 до 360, с учетом передачи через звенья планетарно-кулисного механизма, приводятся к перемещениям пальца 13 и ползуна 15 и через винтовую пару и звенья конического дифференциала — к угловым поворотам шагового двигателя.

С учетом характеристики двигателя определяется количество импульсов, необходимое для перемещ"иия ползуна 15 и соответственно центра Н, инструмента иа величину Ло. Эти данные используются для составления программы системы однокоординатного числового программного управления, выполненной в унитарном коде на дисковом программоносителе, уста. ловле лном на валу командоаппарата 34, кииематически связанном синхронной передачей с приводом планшайбы 35 станка.

За 1 оборот заготовки, при подаче командных импульсов, инструмент совершает реверсивные перемегцения, согласно изменениям

Лр, положительным при о )ol и отрицательным при р (рь где о и ог — близлежащие радиус-векторы под углом Ля, а центр закругления инструмента Ul движется по «опорному контуру», прп этом вырабатывается галтель, повторяемая при повторной подаче того же пакета командных импульсов.

При радиальном смещении инструмента с

«опорного контура» в другое положение, и подавая тот же пакет импульсов, с теми же реверсивпымп движениями инструмента, на поверхности заготовки прорежется галтель, подобная «опорному контуру», но других размеров увеличивакицихся при удалении от цент> жера матрл цы и уменьшалощихся при приолижпич I< немi, Здесь, «ак и на токарном станке, иътеет место -,.".èÿllèå окружной скорости Р=оа, где в — угловая скорость вращения заготовки.

Гсли к радиальным реверсивным перемегцеииям 50 инструмента, образуюших при врашеиигл заготовки «опорный контур», присоединить равномерную радиальную подачу

Sp, то на заготовке будет идти съем стружки по некруглой в плане спира".è, .с витками, .no",îáíûìè «опорному контуру». Эту задачу здесь выполняет дифференциал, в котором программная радиальная реверсивная подача

Sn передается через водило 20, равномерная подача So — через входное солнечное колесо !

21, а суммарная подача Sc=Sn+Sp, через выходное солпечное колесо 17, передается ползуну 15 и инструменту.

Прибавив к суммарной подаче $с одновреvåíllî настраиваемую осевую подачу So салазок 1 суппортной стойки 2 вместе с планетарно-кулисным механизмом и приняв отношение настраиваемых подач Sp: So= tg q>, где

7 1 — угол конуса получим выработку боковой ! конической поверхности, образуемой витками некруглой в плане спирали.

Обработка при этом ведется при расторможенных звеньях дифференциала. Обработка галтели ведется при заторможенном входном солнечном колесе, а обработка купольной поверхности проводится при двух режимах: от галтели до витка спирали, вписывающегося в круг, касающийся длинных сторон «опорного контур໠— при расторможенных звеньях дифференциала; от упомянутого витка до центра матрицы — при заторможенном водиле и расторможенных входном и выходном солнечных колесах, при котором съем стружки идет по круглым спиралям.

На фиг. 7 показана матрица 36. На ней витки подобны «опорному контуру» — искривлены, в отличие от плоской матрицы 40, у которой витки подобны «торцовому контуру».

Для сравнения на фиг. 8 дана схема съема стружки в устройствах, обеспечиваюших некруглую в плане форму с помощью копира.

Здесь на вращающейся заготовке витки спиралей круглые и при обработке купола они обрываются у галтели. Инструмент совершает многократно повторяемые холостые ходы, достигаюлцие 45% от времени обработки купольной поверхности. Отношение времени холостых ходов ко времени обработки определяется отношением оппозитных площадей

Рл. F>, где F> — площадь заштрихованных частей круга SD, отсекаемых «опорным контуром», а Fl — площадь внутри «опорного конт ур а>>.

Формула изобретения

Профиленастраиваемое устройство с однокоординатным числовым программным управлением для обработки матриц пресс-форм, устанавливаемое на станке с вращающейся планшайбой для закрепления заготовки, выполненное в виде смонтированного на связанной с салазками суппортной стойки плите планетарно-кулисного механизма с ведущим звеном — сателлитом, на хвостовике которого закреплен вневенцовый палец, шарнирно соединенный с несущей шпиндель с инструментальным валом кулисой, снабженное механизмом обеспечения купольной и боковой коническим поверхностям некруглой в плане формы матрицы, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона обрабатываемых асферических поверхностей, аппроксимируемых эквидистантой к эллипсу, включая обработку плоских поверхностей, упрощения привода сателлита и увеличения производительности, устройство снабжено установленным на сателлите, на расстоянии от его центра, равном радиусу начальной окружности его зубчатого венца, вторым пальцем и шаррно соединенным с ним, смонтированным с возможностью прямолинеиного перемеш ползуном, а механизм обеспечения купольной и боковой поверхностям некруглой в плане

557882

6иг. t формы матрицы выполнен в виде установленного на плите шагового электродвигателя с гидроусилителем и дифференциалом, выходное солнечное колесо которого связано с передачей винт — гайка, установленной на ползуне, водило соединено с гидроусилителем, а входное солнечное колесо связано с кинематической цепью станка, причем устройство снабжено салазками, одни из которых несут вневенцовый палец и установлены с возможностью перемещения по хвостовику, а другие несут инструментальный шпиндель и смонтированы с возможностью перемещения по ку5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство ¹ 221532, Кл, 8 248 47/12, 28,11.65, 557882

7З

Ф> г. Г

11 7 п

/ !

/ +, J

--,Г 1 4) 1

1, (1

1 (--4 г"

/

Фиг Л ., 1,rr Й„ Ы q+ ! ((

1, Ji; | !

557882

Фиг. 5 оиг. ф фиг.б фиг. 8

Фиг.7

Составитель В. Гуревич

Техред М. Семенов

Редактор Н. Коган

Корректор 3. Тарасова

Заказ 1261/6 Изд. № 460 Тирани 1204 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2