Способ обработки внутренних контуров
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик (n)884884
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 12.03.80 (21) 2892912/25-08 с присоединением заявки ¹ я)м. кл.
В 23 С 3/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 30.11.81 Бюллетень No 44 (53) УДК 621 914 1 (088.8) Дата опубликования описания 301181 (72) Автор изобретения
В.Н.Ливанов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ КОНТУРОВ
Изобретение относится к обработке металлов резанием при контурной обработке на фрезерных станках с программным управлением.
Известны способы обработки внутренних контуров фреэой, при котором обработку ведут, по крайней мере, эа два прохода, и обрабатывают радиусные сопряжения в заданные по чертежу размеры на предпоследнем проходе (1) .
Известные способы имеют следующие недостатки. Обработка радиуса сопряжения методом обката на предваритель-. ном проходе связана с резкой сменой величины и направления силы резания, действующей на фрезу. Это затрудняет выбор резания на этом участке, снижает стойкость фреэы. На окончательном проходе применение способа 20 не исключает резкого увеличения дуги контакта режущей кромки фрезы с обрабатываемой поверхностью в радиусе сопряжения. Это ведет к искажению контура в результате упругих деформаций фреэы. Искажение тем больше, чем меньше разность радиусов сопряжения и фрезы.
В связи с. этим при обработке внутренних контуров известными способа- 30 ми наблюдается искажение радиусных сопряжений, обработка недостаточно производительна.
Цель изобретения — повышение производительности и качества обработки.
Поставленная цель достигается тем, что обработку сопряжения ведут фреэой с радиусом, равньж радиусу сопряжения, которую перемещают на врезание по прямой, параллельной биссектрисе угла между сопрягаемыми поверхностями и смещенной от нее в направлении, противоположном действию на фрезу окружной силы резания на величину равную деформации системы СПИД
I под действием этой силы, до прямой, касательной к радиусу сопряжения в точке пересечения его вышеупомянутой биссектрисой, выводят фрезу иэ радиусного сопряжения по прямой вреэания, сообщая ей при этом ускоренную подачу, после чего обрабатывают окончательно сопрягаемые поверхности, причем, переход с одной на другую осуществляют по окружности, касательной к сопрягаемым поверхностям и прямой, параллельной упомянутой касательной и смещенной от нее в направлении действия радиальной силы резания на величину, равную деформации
884884 системы СПИД под действием этой силы.
На фиг. 1 представлена схема деформации фрезы под действием равнодействующей силы резания; на фиг 2.— схема, иллюстрирующая точку приложения равнодействующей силы резания и направление действия ее составляющих при фрезеровании с глубиной ре- зания, равной диаметру фрезы; на фиг. 3 — схема обработки радиусного сопряжения прямолинейных участков, когда припуск снимают эа два и более проходов; на фиг. 4 — схема формирования сопряжения под действием сил резания; на фиг. 5 — схема обработки контура с переменным припуском в местах внутренних радиусных сопряжений.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
Как известно, точность контурной обработки на фрезерных станках с программным управлением на 85-90-о опре- деляется упругими перемещениями концевой фрезы как наиболее податливого элемента системы СПИД. Деформация фрезы (фиг. 1)
РГ, (<) к, где Р— сила, приложенная к фрезе; длина фрезы до места приложения силы;
K — коэффициент жесткости фрезы, зависящий от диаметра и материала фрезы.
Величину усилий резания определяют через окружную силу Ро, которая для случая фрезерования концевыми фрезами по cTBJIè о86 о) — 086
Ро= 68t я - z в мафр, (2) где t u B — глубина и ширина резания;
Z D — число зубьев и диаметр фрезы;
S — подача на з б.
Произведение Ж6. Р, при раФР венстве t = В.ф обращается в единицу, и для случая врезания фрезы по прямой в радиусное сопряжение, когда глубина резания равна диаметру фрезы. р = 68 z.В В с))+ (3)
Равенство показателей степеней величин t и D p в формуле (2) справедливо для обработки любых материалов.
Величины Е и В в формуле (3) постоянны для конкретного случая обработки. Следовательно, величина Ро зависит от подачи на зуб и является ее функцией, т.е, Р,= f (SZ)
Таким образом, выявлена возможность определять не только величину окружной силы резания и деформации фрезы по формулам {3), и (1), исходя из известных данных, но и получать нужные, их значения посредством выбора подачи на зуб или минутной подачи S я..=з ° z n, (4) где n — - число оборотов в минуту.
Известны технологические формулы радиальной составляющей силы резания
Р и равнодействующей силы резания Р
Р P P î (5)
Р =Ф+ф ф Р,,(б) 20 где P — угол между окружной и равнодействующей силами резания.
Для концевых фрез tgp = 0,4.
Из теории резания известна зависимость угла контакта $ от глубины фрезерования
2.Rq)p где — — угол, определяющий место приф ложения суммарной силы резания; Вфр- радиус фреэы. Для случая t = Dy имеем = 90. . ФР Следовательно, окружная сила Р направлена перпендикулярно линии врезания а радиальная сила Р— вдоль лиI )" нии (фиг. 2) . Таким образом известно направление I деформации инструмента и может быть определена ее величина. Порядок определения подачи на врезание при условии известного числа 35 оборотов, назначенного для всего контура, может быть следующим. При фрезеровании концевыми фреэами упругий отжим различных участков инструмента неодинаков (фиг. 1)., Расчет ведут по сечению П-П. Величину допусгимой деформации.фреэы (g4j= А берут из условия допустимого поднутрения стенки контура Ра )=Ь@, i.е. отклонения от ее вертикали, так как часть радиуса сопряжения AB (фиг. 4) на окончательном проходе не обрабатывается, тогда имеют t(3l . (8) 41 ъ 3 50 . 4 -(Ь-В) Подставив значение Ьнl в формулу (1), выражают силу Р, приравнивают ее к правой части уравнения (6), подставив в него значение Ро иэ уравнения (3). ИЭ полученного равенства определяют значение подачи на зуб иэ условия допустимого подреза (Ь ) б ЕьЗ К И 1,Ж 6Я2В 43 (). В) )-/,(). p (9) 60 Далее определяют подачу на эуб йз условия получения радиуса перехода ВО) на окончательном проходе в пределах допуска на радиус сопряжения, т.е. Ок ном+С ) юс х ® ) 884884 Н ъ 5. 2Гмм3 (qy) Ц (1-540 с /2) Ь = 2 614(k(2 Нъ - 6 (мм1 (6) 6м — )мм), (14) И где p -p о где д — допуск на радиус сопряжения. Из чертежа (фиг. 3) где Б2-Э вЂ” ведичина деформации фрезы под действием радиальной силы; о(. — угол между сопрягаемыми поверхностями. Иэ (11) с учетом (10) Подставляют значение в (1), выражают силу Р>, приравнивают ее к правой части равенства (5), подставив в него значение Ро из уравнения (3) . Иэ полученного равенства определяют значение подачи на зуб 4Р5 Из двух значений 5 и SZ выбирают з меньшее, по которому производят расчет деформации системы СПИД под действием сил Ро и Р, величина деформации под действием окружной силы Р определит смещение С прямой врезания от биссектрисы (фиг. 3), по величине деформации Д от радиальной силы Р> определяют радиус перехода с одной сопрягаемой поверхности на другую на окончательном проходе. Для повышения производительности обработки траекторию врезания инструмента в радиус сопряжения разбивают на два участка (фиг. 3). На первом подачу назначают максимально допустимую. На Н подачу определяют по описанному выше и все. вычисления ведут по этому участку..Величину участка Н устанавливают из расчета недопустимости зареза сопрягаемой поверхности, в направлении которой происходит деформация инструмента, по формуле разность окружных сил на первом и втором участке; сь — угол между сопрягаемыми поверхностями. Формула получена из прямоугольного треугольника, в котором угол (4 20 55 бО 65 прилежащий к катету Н, а второй катет равен разности деформаций фрезы под действием окружной силы на первом и втором участках врезания. Кроме этого, участок Н должен удовлетворять условиям прекращения переходных процессов в системе СПИД, вызванных сменой подачи при переходе на второй участок. 3а время прохождения инструмента по этому участку должно быть сделано не менее двух оборотов фрезы, т.е. Время обработки участка должно быть не менее секунды, т.е. Из трех значений длины участка Н выбирают большее. Приведенная выше методика поддается алгоритмизации и может быть реализована на ЭВМ в режиме совмещения с расчетом управляющих программ для станков с программным управлением, что и намечается сделать в ближайшее время. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. На предпоследнем проходе обработки контура 1 (фиг. 3) фрезу II перемешают по траектории III, удаляя припуск „ и оставляя припуск t nog чистовую обработку. Припуск t выбирают, исходя из общих технологических требований к чистовой обработке. Затем фрезу направляют в точку 1, лежащую на прямой IV, параллельной биссектрисе V угла между сопрягаемыми поверхностями I и смещенной от нее в направлении, противоположном действию окружной силы Рр (фиг. 2), на величину С деформации системы СПИД под действием этой силы, причем расчет силы производят по режимам резания на участке Н. Далее фрезу по прямой IV на максимально допустимой подаче посылают в точку 2, где производят смену подачи до величины, обеспечивающей качественное получение радиусного сопряжения AB. Затем фрезу направляют по участку Н прямой IV до прямой VI касательной к радиусу сопряжения Н„ „в точке пересечения его биссектрйсой. Выход фрезы иэ точки 3 в точку 4, лежащую на траектории предпоследнего прохода, осуществляют на ускоренной подаче, что также снижает время обработки. При окончательном (чистовом) проходе фрезу II перемещают по траектории VII эквидистантно обрабатываемому контуру I затем переход с одной сопрягаемой поверхности на другуюпроизводят по окружности R „, касательной к этим поверхностям и прямой 884884 VIIÕ, VI к радиусу сопряжения. В „в точке пересечения его биссектрисой и смещенной в направлении действия радиальной силы Р (фиг. 2) на величину Д, равную деформации системы СПИД под действием этой силы, определенной на участке Н. Затем продолжают дальнейшую обработку контура. Движение по окружности В, < уменьшает дугу контакта режущей кромки фрезы с обрабатываемой поверхностью, что исключает искажение контура, а также позволяет вести обработку фрезами после переточек. Рассмотрим подробнее получение радиусного сопряжения (фиг. 4) . 15 При врезании в радиусное сопряжение АВ фреза под действием усилий резания в конце движения встает в положение не доходя до сопряжения AB на величину деформации Д. 2О На окончательном проходе фреза двигается вдоль контура А В по траек/ t тории IV, причем дуга контакта А К 1 фрезы с обрабатываемым материалом по мере движения уменьшается. Это исклю- 2 чает зарез контура АА Возможен вариант обработки (фиг. 5), когда по контуру, кроме мест внутренних радиусных сопряжений, оставляют равномерный припуск t> на окончательный проход. К примеру, контур I предварительно обработан фрезой большего радиуса В„„ „,чем требуется по чертежу деталй. При обработке фрезой II, радиус которой равен радиусу сопряжения АВ, на первом проходе фрезу перемещают от одного радиусного сопряжения к другому на холостом ходу, не касаясь припуска, по траектории III на прямую IV по которой производя" вреза- 40 ние в радиусное сопряжение и выход на траекторию III аналогично первому варианту (фиг. 3), пока не будут обработаны все радиусные сопряжения. Второй, окончательный) проход ЧХХ аналогичен рассмотренному на фиг. 3. Повышение производительности обработки при обеспечении требуемой точности достигается за счет сокращения длины траектории движения фрезы по сравнению с аналогичными решениями, а также за счет увеличения режимов резания при обработке конту-. ра вследствие использования инструмента с максимально возможным диаметром. Кроме этого, улучшаются условия работы фрезы в радиусном сопряжении, что повышает ее стойкость. Формула изобретения Способ обработки внутренних контуров фрезой, при котором обработку ведут, по крайней мере, за два прохода, и обрабатывают радиусные сопряжения в заданные по чертежу размеры на предпоследнем проходе, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности, обработку сопряжения ведут фрезой с радиусом, равным радиусу сопряжения, которую перемещают на врезание по прямой, параллельной биссектрисе угла между сопрягаемыми поверхностями и смещенной от нее в направлении, противоположном действию на фрезу окружной силы резания на величину, равную деформации системы СПИД под действием этой силы, до прямой, касательной к радиусу сопряжения в точке пересечения его вышеупомянутой биссектрисой, выводят фрезу из радиусного сопряжения по прямой врезания, сообщая ей при этом ускоренную подачу, после чего обрабатывают окончательно сопрягаемые поверхности, причем переход с одной подачи на другую осуществляют по окружности, касательной к сопрягаемым поверхностям и прямой, параллельной упомянутой касательной и смещенной от нее в направлении действия радиальной силы врезания на величину, равную деформации системы СПИД под действием этой силы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР Р 424672, кл. В 23 С 3/00, 1972. 884884 Составитель М.Кольбич Техред A.Áàáèíåö Корректор В.Бутяга Редактор А.Власенко Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 10380/15 Тираж 1151 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
