Способ механической обработки и устройство для его осуществления

Способ механической обработки и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1}s B 23 В 1/00

Г

В (r

«Р

Ъ (1, (ПАТЕНТУ

К. (2 (2 (4 р

{7 е (7 (5 те в р н го (5

К

Л (5 т в с б ус

Щ в те о

СУДАРСТВЕН1ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ДОУСТВО СССР

СПАТЕНТ СССР) ) 4757061/08

) 09.11,89

) 30.08.93. Бюл. й. 32

) Челябинский политехнический институт .Ленинского комсомола

) С.Г.Лакирев, С.Г.Чиненов и Т.П.Соловьа

) С.Г.Чиненов

) Авторское свидетельство СССР

324099, кл. В 23 B 1/00, 1972.

) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ 06РАЕОТ;

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВНИЯ

Изобретение относится к обработке маиалов резанием и может быт1 (спользоно для обработки фасонных в осевом внии валов и отверстий. :щласно спосомеханической обработки, инструменту, ановленному с воэможностью перемения в плоскости, перпендикулярной оси ащения, и заготовке сообщают относиьные вращательное движение резания, вое движение подачи и радиальное перещение. Используют инструмент с неураввешенной массой. Изменение угла между рпендикуляром к оси вращения, проходям через вершину одного из зубьев инстИзобретение относится к обработке маиалов резанием и может быть использоо для обработки фасонных в осевом и иальном сечении валов и отверстий.

Целью изобретения является увеличее универсальности способа, позволяющевести обработку как фасонных в осевом румента и направлением центробежной силы. Величину угла назначают по соотношеZ ниюzj агссоэ(Сру .$, ), 1р — do/2 l сов О/"х хасэ ((Ь Вэ u, гДе СРу — коэффиЦиент

2 . радиальной составляющей силы резания; S — осевая подача инструмента; 2- число зубьев инструмента; р — текущий радиус вектор, на котором располагается вершина l-той режущей кромки инструмента; do — диаметр предварительно обработанной поверхности; 0 — угол расположения I-той режущей кромки инструмента, расположенной на заданном контуре обработанной поверхности заготовки; me — масса эксцентрично расположенного тела; й1 — угловая скорость вращения эксцентричной массы; R — радиус расположения центра эксцентричной массы относительно своей оси вращения; u — передаточное отношение, зависящее от условий крепления инструмента. Устройство, предназначенное для реализации способа, содержит корпус, инструментальный шпиндель с державкой и грузы, предназначенныее для перемещения инструмента эа счет неуравновешенной массы, 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 47 ил. сечении поверхностей, так и фасонных в радиальном сечении валов и отверстий.

На фиг.1 изображена схема выполнения фасонного вала; на фиг.2 — сечение А — А на фиг.1; на фиг.3 — схема обработки вала минимального диаметра; на фиг.4- разрез Б — 5 на фиг.3; на фиг.5 — схема обработки фасонного отверстия однолеэвийным инструмен1838047 том по п.1 формулы изобретения: на фиг,б— разрез A — A на фиг.5, на фиг.7 — схема обработки отверстия с максимальным диаметром; на фиг.8 — разрез Б-Б на фиг.7, на фиг.9-схема выполнения некруглого отверстия по п.2 формулы изобретения; на фиг,10-12— разрезы А — И, А1-А1, Аг — Аг на фиг.9 для различных положений инструмента и эксцентрика; на фиг.13-16 — схемы определения скорости вращения эксцентрика по отношению к скорости вращения инструмента или заготовки; на фиг.17 — схема обработки некруглого вала по п,2 формулы изобретения; на фиг,18 — 20 — разрезы А — А, А1-А1, A2 — Аг фиг.17 для различных положений инструмента и эксцентрика; на фиг,21 — схема обработки некруглого отверстия по п.3 формулы изобретения при вращении эксцентрика и инструмента в противоположных направлениях; на фиг.22 — 24 — разрезы

А — А, А1 — А, А,-А фиг.21 для различных положений инструмента и эксцентрика, на фиг.25 — 28 — схемы для определения скорости вращения эксцентрика по отношению к скорости вращения инструмента или заготовки при их вращении в противоположных направлениях; на фиг.29, 31 — схемы способа обработки некруглых отверстий по п,4 формулы изобретения при вращении эксцентрика вокруг оси, перпендикулярной основной плоскости режущей части двухлезвийного инструмента; на фиг.30— вид по стрелке А на фиг.29; на фиг,32 — вид по стрелке Б на фиг;31; на фиг.33 — схема способа обработки эксцентричного вала по п.5 формулы изобретения; на фиг,34 — 36— разрезы А-А, А1 — A1, А2 А2 на фиг.33 для различных положений заготовки и эксцентрика; на фиг.37 — схема способа обработки некруглых винтовых валов по п,6 формулы изобретения; на фиг,38 — вид по стрелке А на фиг.37; на фиг.39 — схема обработки по п.6 (положение при повороте на 45 ), на фиг.40 — вид по стрелке Б на фиг,39; на фиг.41 — 44 — схемы для определения скорости вращения эксцентрика по отношению к скорости вращения инструмента или заготовки; на фиг.45 — общий вид с осевым разрезом сверлильной головки, на фиг.46— разрез А-А на фиг.45; на фиг.47 — разрез

Б — Б на фиг,45.

При обработке фасонных валов заготовке 1, закрепленной впатроне 2,,придается вращательное движение резания с угловой сюростью аз. Корпус 3 инструментальной пюовки устанавливают на суппорте 4 станка с воэможностью плавания в радиальном относительно заготовки 1 направлении и придают ему поступательное движение подач — S, На корпусе 3 инструментальной головки жесгко закрепляюг резцы 5 и 6. таким образом, что основные плоскости этих резцов совпадают между собой и плоскостью, проходящей через ось заготовки 1, причем задние поверхности резцов 5 и 6 направляют в противоположные стороны, а резцы расположены оппозитно относительно оси корпуса 3. На корпусе 3 инструментальной головки закрепляют с возможностью поворота вокруг его оси кольцо 7 с прикрепленным к нему эксцентриком 8, центр массы (m>) которого расположен на радиусе R>, относительно оси заготовки, с осью кольца контактирует поводок 9, закрепленный на патроне 2 станка и вращающийся кругловой скоростью заготовки — в ==в, При обработке заготовки 1 посредством поводка 9 начинает вращаться кольцо 7 и эксцентрик 8, за с <ет чего на эксцентрике появляется центробежная сила

Рц = М э п1э

В направлении плавания корпуса инструментальной головки воздействует проекция центробежной силы на плоскость плавания

Рцц=- в Р пт сов ть г где т1 — угол между направлением плавания

30 корпуса инструментальной головки и направлением центробежной силы.

Для определения диаметра обработанной поверхности необходимо составить уравнение равновесия в направлении г1ла35 вания инструментальной головки с учетом сил резания и центробежных сил.

Py = Рц COS l+ Py1 Ру2 = О, 40 гДе Ру1, Руг — РаДиальные силы РезаниЯ на режущих кромках (см,. Виноградов)

Py1 = Cry St1/2

Py2 = СРу Бтг/2,, „,, где t1, t2 — глубины резания на режущих

45 кромках;

S — подача.

После подстановки в уравнение равновесия имеем

50 2

ob Яэп1эсоз т + Сру — (t1 t2) О, (1)

2 где глубины резания на режущих кромках

t1 = бо/2 - р1

t2- d./2-рг

55 где р1,рг . — радиус-векторы относительно оси заготовки соответственно первой и второй вершины резцов;

do — диаметр предварительной поверхности заготовки на данной операции, Уравнение (1) перепишется в виде

1838047

R, m, c0s + Сру — ({ — — p<)—

S -оо

-(—",-Ю

После решения последнего уравнения 5 сительно получим величину угла расожения эксцентрика относительно осной плоскости режущей кромки, на рый необходимо настроить систему для учения аданного диаметра вала 10

С Х(2 O ) (e)

arccos

2М Рэ m от по но ко по (2) 15

В общем случае число зубьев может ь больше двух, тогда уравнение (2) запися в общ м виде

СР„S g (р)сорб (3)

2оЬ Вэ глэ бы ше

Oz — угол между режущей кромкой, осная плоскость которой параллельна наавлению плавания инструмента и иус-вектор которой имеет минимальную ичину, и z-той режущей кромкой;

2 — число зубьев инструмента, Для двухлезвийного инструмента уравие (1) может быть выражено более про- 30 . Если обозначить расстояние между шинами резцов — А (большее или равное ксимальному диаметру обработанной похности готовой детали на данной операи), то величины глубин резания еделятся из соотношений; о

d тг = — -Рг

2 ц = — -А+рг оо

1

40 рг — радиус-вектор на второй режущей омке, соответствующий радиус-вектору работанной поверхности. гда соотношение (1) запишется в виде г 5 < о

45 шэ Rs ms сов < + Сру — (— — A +

2 2

+Рг +Р ) = 0 до

2 и учитывая, что 2 рг - Di — диаметру обра50 танной поверхности в данный момент емени иь R> m> cos r = Cpy — (do — Ol)

S гда для двукромочного инструмента гд но пр ра ве не ст ве м ве ц о к о

r = arccos (4) Таким образом изменяя угол г можно получать валы с переменным диаметром по длине обработки, Аналогичным образом производится обработка фасонных по длине отверстий (фиг,5,6,7,8) на станках сверлильной группы, Заготовку 1 жестко закрепляют на столе станка, а однолезвийный инструмент 2 — в шпинделе и придают ему вращательное движение резания с угловой скоростью о> и и поступательное движение подач — S. Рабочую часть 2 инструмента закрепляют относительно установочной его части 3 посредством шарнира 4, обеспечивающего поворот заготовки в плоскости параллельной основной плоскости режущей части. На рабочей части 3 инструмента на расстоянии

1 от шарнира закрепляют кольцо 5 с эксцентриком б, массой m>, центр масс которого расположен на радиус R3 от оси рабочей части инструмента и который вращается с угловой скоростью, равной скорости инструмента. Центр масс эксцентрика 6 устанавливают под углом т1 к основной плоскости инструмента и в процессе обработки меняют величину этого угла, При обработке заготовки 1, то есть при вращении рабочей части 3 инструмента с угловой скоростью ob, на неуравновешенную массу (тэ) эксцентрика воздействует центробежная сила

Рц = ©э Rorno. г

В направлении плоскости качания рабочей части инструмента действует проекция центробежной силы на плоскость качания.

Рц(у) = йЬ э macos z i, г где ц — угол между плоскостью качания рабочей части инструмента и направлением центробежной силы.

Уравнение равновесия в плоскости качания относительно шарнира запишется в виде

mp оъ R m cos г! I Cpy S (p

-")L 0

2 (5) где 1 — длина рычага от оси шарнира до места действия силы резания; ! — длина рычага от оси шарнира до места действия центробежной силы.

После решения последнего уравнения относительна т получим величину угла расположения эксцентрика относи;ельно основной плоскости режущей кромки для получения заданного диаметра отверстия, С учетом тото, что диаметр обработанной поверхности

Di =2@, 1838047 (6) Т = 3ICCOS

Если передаточное отношение сил относительно шарнира обозначить через и s

L (7) то уравнение (6) перепишется в аиде

10 т = агссоз (8) Р 2 ц

8 общем случае количество зубьев инс-. трумента может быть более двух, Тогда уравнение (5) перепишется в виде по =cL4 Вз гпту сав f I—

2 — — — (р — — ) сов В- О, (9) щ

LC 3 do

Z 2 а угол, при котором обеспечивается обработка отверстия с заданным радиус-вектором, находится по соотношению (10) = arccos

Z cu, Rç,аэ U

Cpy 8 (IP —

Х = ЗГССОЗ

40 (11)

Z сакэ э п э 0

Передаточное отношение — u определяется по соотношению (7), причем для плава- 45 ющего закрепления инструмента ц = 1.

При обработке многогранных в радиальном сечении отверстий, например на сверлильном станке двухлезвийным инструментом при плавающем его закреплении 50 (фиг.9-12) заготовку 1 жестко закрепляют на столе станка, а инструмент 2 — в шпинделе станка и придают ему вращательное движение резания с угловой скоростью и поступательное осевое движение подач — S. 55

Инструмент 2 закрепляют в патроне 3 с возможностью плавания в плоскости, параллельной основной плоскости режущих кромок. На аси инструмента устанавливают

Общая формула для определения угла 30 отклонения направления действия центробежной силы ат основной плоскости наиболее нагруженной режущей кромки, в которой происходит плавание или качание инструмента, может быть рассчитана по соотношению, пригодному как для валов (3), так и для отверстий (10) кольцо 4 с возможностью вращения, на котором крепят эксцентрик 5 и придают ему вращение в направлении вращения инструмента с угловой скоростью щ отличной от угловой скорости вращения инструмента.

Так как эксцентрик 5 вращается с угловой скоростью (щ) отличной от угловой скорости инструмента (щ), то происходит постоянное изменение угла гмежду направлением действия центробежной силы и основной плоскостью режущих кромок,в которой инструмент плавает„и в определенные моменты происходит совмещение основной плоскости с направлением центробежной силы, При совмещении обеспечивается сьем максимального припуска одной из режущих крамок (той режущей кромкой, в направлении которой действует центробежная сила), то есть выполняется максимальный радиус-вектор обработанной поверхности.

Для обеспечения последовательной обработки каждой грани обрабатываемой поверхности необходимо, чтобы;совмещение направления центробежной силы с основной плоскостью инструмента осуществлялось через каждые 360 /п градусов поворота инструмента, где и — число граней обработанной поверхности. Соотношение скоростей инструмента или заготовки (в зависимости ат того, какой элемент технологической системы совершает главное движение резания) и эксцентричной массы зависит ат числа симметрично расположенных режущих крамак инструмента и числа граней обработанной поверхности.

Так,при обработке вращающимся однолезвийным инструментам (фиг.13), для обеспечения последовательной обработки каждой грани необходимо, чтобы при повороте инструмента на угол

360 Ъ1— и угол поворота эксцентрика составлял > =360 + —о 360 и

При постоянных угловых скоростях вращения инструмента (ж ) и эксцентрика (щ) Ь у.Ъ 1 360 + 360 /и

360 /и или с -m„(n+1), (12)

При обработке вращающимся многолезвийным инструментом, например трехлезвийным (фиг,14}, для последовательной обработки каждой грани за каждый оборот инструмента необходимо, чтобы после первоначального положения (основные линии

1838047

10 чертеже) эксцентрик должен "догнать" дующую режущую кромку в момент, когона достигнет точки заготовки с максиьным радиус-вектором следующей за отовленной, если вести обход в направии против направления вращения инстмента. То есть при угле поворота трумен та

= 360о 360 360

Z fl д Z — число зубьев инструмента, к центрик должен повернуться на угол > = 360о о 360о и оогда отношение скоростей эксцентрика и нструмента аь «уэ » 360 — 360о/и

Z п — 1 или

Я щ = ٠— — -, . (13)

nZ — Z— - n

При обработке с вращающейся заготов(A4) и работе однолезвийным инструнтом (фиг.15) при повороте заготовки на ин центральный угол между гранями экснтрик должен повернуться на полный л (360о) и занять первоначальное положее ко м о ц уг н щ =щп. (14)

При обработке с вращением заготовки (о ) и работе многолеэвийным инструментом, например трехлезвийным (рис.16), при и вороте заготовки на угол

360 360

ps— э сцентрик должен повернуться на угол

360" ф = —.

Т гда йЪ + 360о/Е и

360о/Z — 360о/и на сл да ма из ле ру ин

360 — 360"/ — 360о/и указ =, фэ = -360

360 . о и да шэ Из 360 — — — =- п

360" /и

Юю — з (15)

Во всех случаях необходимо следить, бы число зубьев инструмента было меньчисла граней детали. так как в ином слуТогда

x< — тг =- р — R — D+ p+ Ro = 2 p — D, Тогда неуравновешенная сила резания

Л Ру = Cry Sz(2р — 0), Под действием всех сил находится 6.равновесии, то ес ь (фиг.11)

P. Р„соз(Z — p„) =ЛР„ (1 б) здесь сила инерции

55 чае профиль инструмента может не вписаться в профиль детали, Для определения формы обработанной поверхности следует составить уравнение

5 равновесия сил на плоскость, параллельной основной плоскости инструмента. При вращении эксцентричной массы (m>) с угловой скоростью fig (фиг,9 — 12) на эксцентрик и на связанный с ним инструмент воздействует

10 центробежная сила, которая рассчитывается по соотношению

Рц = coo 2Rsms, г где R3 — радиус расположения центра массы эксцентрика относительно оси вращения.

Под действием центробежной силы, воздействующей на инструмент, его ось смещается с оси предварительно обработанного отверстия и противолежащие режущие кромки инструмента срезают в общем случае слои металла различной глубины т тг.

Так как инструмент имеет возможность смещаться только в основной плоскости (плоскости плавания), то на величину смещения будет влиять проекция центробежной силы на плоскость, параллельную основной

Pq(y) = Рц соз (р, — p,,).

При обработке на инструмент воздействуют следующие силы: центробежная сила—

Рц, неуравновешенная радиальная сила резания — Q Py; инерционная сила — Р„, воздействующая на центр массы подвижной части наладки при ее движении с ускорением. Неуравновешенная радиальная сила резания зависит от разности глубин резания на противолежащих режущих кромках инструмента и определяется по зависимости

ЛРу = Сру Sz (11 г), где Cpу — постоянная радиальных сил резания для данных условий обработки.

1 =- Р Ro

<г = Р! Ro. где p,p> — радиусы-векторы расположения вершин режущих кромок относительно оси предварительно обработанного отверстия;

Ro — радиус предварительно обработанного отверстия

50 Ro = Оо/2.

Так как D = p+pl, то тг = О-р- R,.

1838047

Pg= — pm где m — суммарная масса подвижных часЕ тей инструментальной наладки (масса эксцентрика и инструмента).

Подставляя значения в формулу (16), 5 имеем — р m + в, 2R m>cos(p — уЪ)= — Cp»Sz (2 р — 0) или после преобразований

2R, р + р — " — — cos (у — ) +

Е

+ GSz > (17)

mg

Так как эксцентрик и инструмент вращаются с постоянной скоростью, то рю.=ob та. Ъ = а Ь, где т — время и с учетом соотношения (12) для однолезвийного инструмента, то есть при .Z - 1 последнее уравнение примет вид 20 р +р. у — сов (в и т,) +

Сру S п э ж Rý Al П

+ Cp S D

Обозначим 25

2 Ру

С $

2 гпэ Фэ Рэ

30 снуs п ° тогда получим дифференциальное уравнение, которое является уравнением вынужденных колебаний с периодической 35 возмущающей силой, изменяемой по гармоническому закону, p.+©о р =Fоcos(п в)+ С- (18)

Так как возмущающая сила изменяется по гармоническому закону, то установивши- 40 еся -вынужденные колебания являются гармоническими, причем совершаются с той же частотой

Я=оЪ и. (19)

Решение уравнения 45

p= Асаз(в n в+ у )+ Cq, (20) где

А о, (21) в, — (а n) где С - начальное постоянное смещение.

Аналогичное решение получается для обработки многолезвийным инструментом.

Таким образом, сечение обработанной по. верхности заготовки получается в виде и-лепестковой синусоиды.

По аналогии с обработкой отверстий могут быть обработаны некруглые валы (фиг.17-20), например на ставках сверлильной или фрезерной групп при вращающемся инструменте. Инструмент в виде двухрезцовой наладки, состоящей из симметрично расположенных резцов 1 и 2, жестко закрепленных в резцедержателе 3 и при помощи шарнирного соединения 4, позволяющего резцедержэтелю 3 с резцами

1,2 качаться в основной плоскости, установлены в шпинделе станка. Вместе.со шпинделем станка резцы 1,2 совершают главное движение резания с угловой скоростью ви и осевое движение подач — 5. На резцедержателе 3 установлен с возможностью вращения эксцентрик 5, вращающийся с угловой скоростью cb, совпадающей по направлению с угловой скоростью инструмента, но отличной от нее по величине. Заготовку 6 жестко закрепляют на столе станка, Так как скорость вращения инструментальной наладки (W) отличается от скорости вращения эксцентрика (йь), то в процессе обработки угол между основной плоскостью резцов и направлением центробежной силы

Рц постоянно изменяется. В определенные моменты происходит совмещение направления центробежной силы и основной пло скости инструмента (фиг.18), в этом случае одной из оежущих кромок снимается максимальный припуск, то есть обрабатывается точка поверхности с минимальным радиусвектором.

Величины угловой скорости эксцентрика (eb) в зависимости от угловой скорости инструмента (и ), числа граней некруглой обработанной поверхности и числа режущих кромок инструмента определяются по соответствующим формулам, определенным для процессов обработки некруглых отверстий 12-15. Для процесса обработки некруглых валов справедливы и формулы для определения формы некруглой обработанной поверхности 18-21, Передаточное отношение определяется по соотношению: (7), при этом амплитуда вынужденных колебаний определяется по зависимости

А» о (22) ц (О„г (®„.. <)2) .Поверхности, аналогичные рассмотренным (гранные поверхности), можно получить при вращении эксцентрика в направлении, обратном направлению вращения инструмента (или заготовки) (фиг.2124). Инструменту 1 придают вращательное движение резания с угловой скоростью и, осевое движение подач S и возможность качания вокруг шарнира 2 в плоскости, параллельной основной, плоскости режущих кромак двухлезвийнога инструмента, Заготовку 3 женка закрепляют нэ столе станка.

Эксцентрику 4, установленному с возмож13

1838047

15 или ле пе ка

-ро уг тр

Вэ = а (п — 1) (23)

При обработке многолезвийным враща- 4

Ю имся инструментом, например трехлезви ным инструментом четырехгранного от ерстия (фиг.26). При повороте инструм та на угол или адью вращения вокруг оси инструмента 1, ают угловую скорость вэ в противопоном направлении угловой скорости инсента. Так как максимальную глубину ния одна из режущих кромок инструта имеет при совмещении направления тробежной силы Рц с основной плоскоинструмента (фиг.22, то для обработки ерхности с п гранями необходимо, чтобы мещение направления центробежной с основной плоскостью инструмента ествлялось через каждые градусов пота инструмента, Соотношение угловых остей инструмента (в ) (или заготовка и эксцентрики (йЪ) зависит от числа симрично расположенных зубьев. инструта (Z), числа граней некруглой ерхности (n) и от того, какой элемент алогической системы (заготовка или инмент) совершает главное движение реия.

Так, при обработке вращающимся одновийным инструментом (фиг.25) для обесения последовательной обработки дой грани, необходимо, чтобы при повое инструмента на угол

360 поворота эксцентрика составил о 360

При постоянных угловых скоростях инсмента (ви) и эксцентрика (йЪ) алоэ & 360 — 360 /n 1

360 /и нос пр ло тру рез ме це сть по со сил осу во ск (Мэ ме ме по те ст за

360 360 Ъ =—

Z n эк центрик должен повернуться на угол

360 и то дв

Я -360 /n Z

360 /г — 360 /п ил — (24)

Д я случая представленного на фиг.26 при

Z 3én4 йЬ =Фи =AD(43, то есть эксцентрик должен вращаться в

3 раза быстрее инструмента.

При вращении заготовки и работе однолезвийным инструментом, например для обработки трехгранного отверстия (фиг.27), при повороте заготовки на угол

ps =

360 эксцентрик должен повернуться на угол

10 уъ = 360 и занять первоначальное положение, тогда йЪ Ъ 360 й" э 360о/и и э = и э.п. (25)

Для случая, представленного на фиг.27, йъ =йь 3, то есть эксцентрик должен вращаться в три

20 раза быстрее заготовки, При вращении заготовки (йb) и работе многолезвийным инструментом, например для обработки четырехгранного отверстия трехлезвийным инструментам (фиг.28), при

25 достижении эксцентрика основной плоскости следующей режущей кромки

360 фэ =

Z заготовка должна совместиться последующей своей гранью с максимальным радиусвектором при обходе по часовой стрелке с основной плоскостью режущей кромки, которой достиг эксцентрик

35 рз =360 о 360 360 и тогда аъ у, 360 /Z

360 — 360 /Z — 360 /и

Zn — n — Z йь = йь . (26)

45 Для случая, представленного на фиг,28, (Z 3; п=4) Ж = Мз йЬ вЂ”,. = и э 0,8.

4 4

В отдельных случаях при обработке некруглых поверхностей более проста компоновка с вращением эксцентрика 1 в плоскости, параллельной основной плоскости инструмента 2 (фиг,29 — 32), например при обработке на токарных станках при вра55 щающейся заготовке 3. Так как эксцентрик должен вращаться в плоскости, параллельной основной плоскости режущих крамок инструмента, то инструмент 2 может быть либо однолезвийным, либо двухлезвийным.

1838047

Заготовку 3 устанавливают в патрон 4 станка и придают ей главное движение резания с угловой скоростью (в ), а инструмент 2 закрепляют на суппорте станка с возможностью поворота вокруг шарнира 5 в плоскости, параллельной основной плоскости режущих кромок инструмента, и придают ему осевое движение подач S.

Вокруг оси, жестко связанной с инструментом и перпендикулярной его основной плоскости, вращают эксцентрик 1 с угловой скоростью в,. Максимальную глубину резания одна из режущих кромок инструмента имеет, когда угол t равен нулю или.180О. В этом случае направление центробежной силы перпендикулярно оси вращения заготовки и обеспечивается обработка поверхности с максимальным радиус-вектором, так как центробежная сила Рц создает максимальный момент относительно шарнира 5

M =Ðö icos г.

Для обработки и-гранных отверстий и валов однолезвийным инструментом должно обеспечиваться следующее соотношение между угловой скоростью вращения эксцентрика (йЬ) и заготовки (йЬ} (или инструмента в,) 10

20 (27) 04 =ЙЬ(и) n двухлезвийным инструментом вэ = аь(и) (28)

Используя энергию центробежных сил, можно обрабатывать валы близкие к круглым и имеющие эксцентриситет относи- 35 тельно оси предварительно обработанной круглой цилиндрической поверхности (фиг,33-36), По этому способу резцовую наладку, состоящую. из двух резцов 1,2, установленных 40 в корпусе 3 так, что их основные плоскости совпадают, закрепляют на резцедержателе при помощи плавающего патрона 4, позволяющего резцовой наладке плавать в плоскости, параллельной основной плоскости резцов 1,2, и придают ей осевое движение подач S.

Заготовку 5 устанавливает в патрон 6 токарного станка и придают ей главное движение резания с угловой скоростью N3. На 50 корпусе 3 резцовой наладки установлен с возможностью поворота вокруг ее оси эксцентрик 7, имеющий угловую скорость аЬ.

При обработке поверхности, ось которой совпадает с осью предварительно обработанной поверхности (на предыдущей операции), зксцентрик не вращается (начальный участок обработанной поверхности). Для того, чтобы обработать участок, имеющий экс р ÐoKp -p = — Ro . (29) Максимальное отклонение от окружности соблюдается при p= 90О. Из соотношецентриситет относительно предварительно обработанной поверхности, начинают вращать эксцентрик в направлении, совпадающем с направлением вращения заготовки, с угловой скоростью, равной угловой скорости заготовки оъ =го.

В этом случае в начальный. момент резания (фиг.34) эксцентрик находится внизу, центробежная сила (Рц) направлена вниз и верхний резец срезает слой металла глубиной резания t> большей, чем нижний резец (тг), например на величину а а =11 — 12

При повороте заготовки от первоначального положения на угол 90 (фиг.35) зксцентрик повернется на угол 90 относительно основной поверхности резцов и центробежная сила (Рц) будет действовать перпендикулярно основной плоскости резцов. Так как резцовая наладка плавает только в плоскости, параллельной основной, то в этом положении центробежная сила не будет влиять на перераспределение глубин резания между режущими кромками и глубины резания будут одинаковыми.

При. повороте заготовки на следующие

90 (фиг.36) эксцентрик будет находиться вверху и центробежная сила (Рц) направлена вверх, то есть параллельна основной плоскости резцов и направлению плавания.

Нижний резец будет снимать большую глубину резания, причем направление смещения центра обработанной поверхности относительно оси заготовки будет совпадать с направлением первоначального смещения (согласно фиг.34).

Как отмечалось выше (см. соотношение (20)) форма сечения обработанной поверхности будет иметь для данного случая форму однолепестковой синусоиды, которая может быть выражена соотношением:

p= f4à cos р, где R< — половина расстояния между верши-. нами резцов.

Уравнение окружности, имеющей смещение на величину относительно начала координат в полярной системе, запишется в виде

Р"=1+ "Р

Тогда погрешность, вызванная несовпадением форм заданной и получаемой поверхностей "

1S3S047 ни от

Та

10 ва ма ст по аи ме ст ус н су во д

Я ж зо со ос

P н го р м

7 о

yr уг и о з х с и с т о с и н о н !

1 (29) видно. что отклонение зависит от ошения. Так, при отношении — 0,1 в

Ь- 0,0043R, ое отклонение соответствует точности квалитета. Так,например,для диаметра а 40 мм и прй эксцентриситете 2 мм симальное отклонение от круглости совляет 0,086 мм.

Способ обработки некруглых винтовых ерхностей с постоянным углом подъема товой линии (фиг.37, 38, 39, 40), напринекруглого винтового вала на токарном нке, заключается в том, что заготовку 1 анавливают в патрон 2 токарного станка ридают ей вращательное движение резэс угловой скоростью. Корпус 3 инструнтальной головки устанавливают на порте станка в плавающем патроне 4 с можностью плавания в радиальном отительно заготовки 1 направлении и прит ему поступательное движение подач

На корпусе 3 инструментальной головки стко закрепляют резцы 5 и 6 таким обра, что основные плоскости этих резцов падают между собой и проходят через заготовки 1, причем задние поверхности цов 5 и 6 направлены в противоположе стороны относительно общей основной скости. На корпусе 3 инструментальной овки закрепляют с возможностью повота вокруг его оси эксцентрик 7, центр сс (в ) которого расположен на радиусе относительно оси поворота. Эксцентрику ридают вращательное движение вокруг и корпуса 3 инструментальной головки с овой скоростью аь, причем соотношение овых скоростей вращения заготовки (в,) ксцентрика (f44} выбирают в зависимости числа граней обработанной поверхности готовки(п), угла наклона винтовой поверости граней детали (а), направления наона и других параметров.

Для определения соотношений скороей эксцентрика (аЪ) и заготовки (оЬ) (или струмента оЪ) принимаем, что угловые орости заготовки (инструмента) и эксценика постоянны, постоянна также скорость евого перемещения подач инструмента S. я обеспечения поворота сечения обрабонной некруглой поверхности при перемении инструмента вдоль оси заготовки обходимо изменять соотношения скороей эксцентрика и инструмента (заготовки) сравнению с принятыми для обработки винтовой некруглой поверхности (см. соношения (12), (13). (14), (15)), При совпадеи направления вращения эксцентрика и

20 нии перемещения подачи инструмента не совпадает с направлением главного движения резания, то угол поворота инструмента и эксцентрика, при котором происходит совмещение основной плоскости инструмента

30 с направлением центробежной силы, необходимо уменьшать на тот же угол (30), B общем случае главное движение резания может задаваться как инструменту (а ), так и заготовке (с ), причем обработка может производиться как однолеэвийным инструментом, так и многолезвийным.

Для определения соотношения скоростей эксцентрика и инструмента рассмотрим каждый случай отдельно (фиг.41, 42, 43, 35

44).

При обработке однолезвийным вращающимся инструментом, например, четырехгранного отверстия с углом подъема винтовой поверхности при напр-влении поворота этой поверхности, совпадающем с направлением главного движения инструмента (фиг.41), эксцентрик и инструмент вращаются в одном направлении. Если бы угол подъема винтовой поверхности детали

50 был равен нулю, то угол поворота инструмента и эксцентрика до последующего совмещения основной поверхности с направлением центробежной силы (по аналогии со случаем, представленным на фиг.13) были бы равны

+ (а= О) =360 /n =2л/и (рад) р, (a = 0) = 360 + 360 /n 2 л(1 — 1/л) (рад)

- Ho так как а A О, при повороте инструмента

55 нэ угол, равный центральному углу между гранями детали,он пройдет в осевом направлении расстояние

Х и инструмента (заготовки), в случае, если направление поворота винтовой поверхности детали при движении в направлении перемещения подачи инструмента совпадает с

5 направлением главного движения резания, за каждый оборот заготовки (инструмента) необходимо увеличивать угол поворота инструмента и эксцентрика, прй котором происходит совмещение основной плоскости

10 инструмента с направлением центробежной силы, на дополнительный угол, равный углу поворота сечения некруглой винтовой поверхности при осевом перемещении вдоль этой поверхности на величину, равную

15 подаче S на оборот инструмента (эаготовки)

Я Х а (30)

Риака

Если направление поворота винтовой поверхности детали при движении в направле1838047 и профиль детали в этом сечении повернется на угол

Лр„(а >О} = Луъ (а >О} — . (рад).

П )- макс

Тогда углы поворота инструмента и эксцентрика до последующего совмещения основной плоскости инструмента с направлением центробежной силы (для обработки точки поверхности с максимальным радиус-вектором) при совпадении направления главного движения резания с направлением поворота винтовой поверхности граней обработанной части заготовки определяется соотношениями ъ (a > 0} — + (рад)

o pMsKc р (а > О} = 2 к + — + (рад)

Stga 2л

П рмакс при несовпадении направлений поворота винтовой поверхности детали и главного движения р (а < О} = 2 z + — — (рад)

2л Stga и П /Ъакс

Так как угловые скорости инструмента и эксцентрика постоянны, то йъ Ъ 2ю+2Ж сои + 2л/n + (S tg a}/(@panic}

У к,„, и + 1 + g tg а

2 тг)0макс S tg < тогда

+1 Stga (31) м,.= и, 2 грмакс + S тЯ а где знак плюс берется при совпадении направления главного движения с направлением поворота .винтовой поверхности детали и минус — при несовпадении. Аналогичные соотношения имеют место при обработке валов.

При обработке многолезвийным вращающимся инструментом, например, четырехгранного отверстия с углом подъема винтовой поверхности детали а и при направлении поворота этой поверхности, совпадающем с направлением главного движения инструмента (фиг,42), Используя соотношения, выведенные для случая, представленного на фиг.14, определяем углы поворота инструмента и эксцентрика с учетом поворота сечения детали

2л 2л ю, (а > О} = 2 к - — — — +

2 и

„Ящ а 1 1Ãã- 1Д), > (рад) р, {а >О} =2л- — +

2 и

ВЯа 1-1/Z 1/и (рад) .

/Ъакс

При тех же условиях, но при обработке отверстия, у которого направление поворота винтовой поверхности детали не совпадает с направлением главного движения

5 инструмента р, (а < О} = 2 л (1 — —. — — }—

1 1

Z n

S tgа 1 — 1/Z — 1/и

/Ъакс

10 уъ (а < О} =. 2 ж (1 — — }—

1 и

/и)

/Ъакс

Тогда общее соотношение скоростей экс15 центрика (й>,) и.инструмента (ви)

Ю

2 ж/Ъакс (1 — 1/и. + 3 tg a 1 1/2 — 1/и

1 (2Х/ макс:Ь4 tg а} (1 — 1/Š— 1/и}

20 где знак плюс берется при совпадении на- правления поворота винтовой поверхности с направлением главного движения инструмента и знак минус — при несовпадении.

25 Окончательно имеем и = X

2 аракс 1 — 1/ï + S tg a 1 — 1/г - 1/и (2 кракс .+ S tg a} (1 — 1/2 — 1/и)

32)

30 При обработке с вращающейся заготовкой (йЬ) и работе однолезвийным инструментом, например, трехгранного отверстия с углом подъема винтовой поверхности детали а и при направлении поворота этой

3-> поверхности, совпадающем с направлением главного движения резания заготовки (фиг.3).

Используя соотношения, выведенные для случая, представленного на фиг.15, on40 ределяем углы поворота заготовки и эксцентрика до последующего совмещения направления центробежной силы Рц с основной плоскостью инструмента. При повороте эксцентрика на Зф0, то есть до

45 следующего совмещения с основной плоскостью инструмента ра (а > О) = 360 = 2 л (рад) заготовка должна повернуться на один центральный угол между гранями и дополни50 тельный угол Л ра в обратном направлении

При тех же условиях, но при обработке отверстия, у которого направление винтовой поверхности детали не совпадает с направлением главного движения заготовки у,(a(0} =2л(рад) ра (a С О) = — + (рад), 2л Stga

П,Рмакс

1838047

22 гда общее соотношение скоростей экснтрика (иЪ) и заготовки ((о,) еЪ +

ГлЬ Ра 2 Л/и л- S tg а/(и Ракс)

2 е)эмакс 4 S tg a е знак минус берется при совпадении наавленйя поворота винтовой поверхности направлением главного движения заговки и знак плюс — при несовпадении.

Окончательно имеем для однолезвийго инструмента — — пп

2 г/Ъакс ч S tg Q

Аналогичное соотношение имеет место и