Способ расточки глубоких отверстий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (И)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

OllHCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0(=K S

У

l 2 2 (21) 2164651/08 (22) 13. 08. 75 (46) 30.03.84. Бюл. у. (72) Л.Л.Фрезинская и С.Л.Фреэинская (71) Волгоградский политехнический институт (53) 621. 952. 5 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 1897637/08, кл. В 23 В 35/00, 1973. (54)(57) 1. СПОСОБ РАСТОЧКИ ГЛУБОКИМИ(ОТВЕРСТИЙ в условиях вращения обрабатываемой детали или инструмента, а также при их одновременном вращении, при котором осуществляют изменение направления оси растачиваемого отверстия посредством сообщения резцу поперечных перемещений в основной плоскости, непрерывно изменяющихся по мере относительного поворота обрабатываемой детали, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения обработки отверстия с осью заданной формы в виде пространственной кривой, поперечные перемещения резца выполняют переменными по амплитуде, определяемой кривизной оси и равной по величине чбтр В 23 Q 15/00 В 23 В 35/00 где 5 — продольная подача инструмента эа один оборот относитель» но вращения заготовки ;

p — - радиус-вектор точки кривой в плоскости, перпендикулярной геометрической оси вращения заготовки;

1 — расстояние от,вершины .резца до внешней опоры расточной оправки;

Ко, — коэффициент переменности амплитуды, и для обеспечения требуемого кручения оси отверстия несинхронными к относительному вращению обрабатываемой детали с периодичностью, отличающейся от оборотов относительного ее вращения на величину

un=a 1 р, 2йу где и — число относительных оборотов заготовки;. — угол наклона проекции кривой на плоскость осевого сечения заготовки относительно геометрической оси ее вращения.

588708

2. Способ по п. 1, о т л н ч а юшийся тем, что с целью направления оси отверстия по дуге винтовой линии, приближенно заменяющей малый отрезок дуги пространственной кривой, перемещения резцу сообщают с коэфФ

Изобретение относится к области механической обработки и может быть использовано при расточке глубоких отверстий с криволинейной осью.

Методы и устройства для обработ- 5 ки глубоких отверстий с управлением направлением оси отверстия мало известны. Известен способ расточки глубоких отверстий, которым обеспечивается расточка прямолинейных отверстий с коррекцией направления обрабатываемой поверхности Г 1 1. Способ основан на том, что с целью осуществления коррекции оси отверс. тия в любом направлении с сохранени- 15 ем круговой ее формы, резцу сообщают поперечные перемещения в основной . плоскости, непрерывнб изменяющиеся по иере Поворота обрабатываемой детали. 20

Величина этих перемещений пропорциональна проекции на основную плоскость смещения центра сечения, в котором в данный момент происходит резание, от заданного направления . 2 оси отверстия, а направление этих смещений принимается противоположным указанной проекции. Описанным способом обеспечивается смещение обрабатываемой поверхности в радиальном 30 направлении за один оборот обрабатываемой детали на величину, определяемую коэффициентом коррекции, допуском на диаметр растачиваемого отверстия, продольной подачей инструмента за один оборот заготовки, углом отклонения сечения, в котором в данный момент происходит резание, от перпендикуляра к геометрической оси вращения. 40

Укаэанный способ имеет ограниченную область применения, обеспечивая расточку отверстий с прямолинейной осью. фициентом переменности амплитуды, равным единице, и с постоянной периодичностью в соответствии с радиусом огибаемого винтовой линией цилиндра и углом ее наклона.

Целью изобретения является осуществление обработки отверстий с осью заданной формы в виде пространственной кривой, как в условиях вращенйя обрабатываемой детали или инструмента, так и при одновременном их вращении.

Цель достигается техническим решением, представляющим собой новый способ обработки глубоких отверстий, осуществление которого обусловливается тем, что поперечные перемещения резца выполняют перемен. ными по амплитуде и несинхронными к относительному вращению обрабатываемой детали в соответствии с кривизной и кручением кривой. Для придания оси отверстия заданной кривизны перемещения резцу сообщают с амплитудой, равной ло величине

P г

L -p где S — продольная подача инструмента за один оборот относительного вращения заготовки;

P — - радиус-вектор точки кривой в плоскости, перпендикулярной геометрической оси вращения заготовки; — расстояние от вершины резца до внешней опоры расточной оправки;

Ко1 — коэффициент переменности амплитуды.

Для обеспечения требуемого кручения оси отверстия перемещения инструменту сообщают несинхронными к относительному вращению обрабатываемой детали с периодичностью, отличающейся от оборотов относительного ее вращения, на величину

dn=f „4g р Г

588708 4 ,ществляется с помощью программно-регулирующего устройства 9. Для регулий . рования величины сообщаемых смещений привод 5 снабжен дополнительным механизмом 10, управляемым блоком 11 программно-регулирующего устройства. я Нетрудно видеть, что при сохранении смещения оси растачиваемого отверстия на расстоянии р от геометрической оси 00 относительного вращения обрабатываемой детали через один ее оборот при подаче 5 мм/об вершина резца из положения 1 должна сместиться в положение 11. Для обеспечения расточки параллельно оси OO чтобы резец сместился в положение

111, расточную головку необходимо сместить на величину

P а=Ка

Lz- 2 где П вЂ” число относительных оборото заготовки; угол наклона проекции криво на плоскость осевого сечения заготовки к геометричес кой оси ее вращения.

С целью направления оси отверсти по дуге винтовой линии, приближенно заменяющей малый отрезок дуги прост ранственной кривой, перемещения рез цу сообщают с коэффициентом перемен ности амплитуды, равным единице, и с постоянной периодичностью в соответствии с радиусом огибаемого винт вой линией цилиндра и углом ее наклона.

На фиг. 1 изображена схема расточки отверстия при направлении инструмента по обрабатываемому отверстию, смещенному с геометрической относительного вращения обрабатываемой детали; на фиг. 2 — цилиндрическая обрабатываемая деталь с продольным отверстием, ось которого выполнена в виде цилиндрической винтовой линии, переходящей в коническую винтовую линию (деталь условно изображе.":ь прозрачной); на фиг. 3 вид А на фиг. 2; на фиг. 4, 5 и 6 поперечные разрезы обрабатываемой детали; на фиг. 7 — вид И на фиг. 2; на фиг. 8 — деталь в период расточки участка отверстия с осью в виде цилиндрической винтовой линии, продольный разрез; на фиг. 9 — разрез

К-К на фиг. 8.

В изображенном на фиг. 1 изделии

1 обрабатываемый участок отверстия показан смещенным на расстояние с геометрической оси00 вращения обробатываемой детали. Расточная,головка 2, несущая резец 3, направляется по поверхности отверстия опорными планками 4. Поперечные смещения резца в основной плоскости, непрерыв но изменяющиеся по мере поворота обрабатываемой детали, осуществляют,ся с помощью механизма, расположен ного в .расточной головке 2, а привод 5 периодичности его срабатывания установлен на стеблевой бабке станка 6. Для обеспечения требуемого смещения инструмента с геометрической оси вращения детали соединение штанги 7 расточной оправки с бабкой 6 осуществляется с помощью шарнира 8. управление приводом 5 периодичности смещения резца осуа=а,. 5, (>>

P (2 ра

Как известно, смещение обрабатываемой поверхности относительно участка отверстия, по которому направляется инструментальная головка, осуществляется поперечными перемещениями резца, непрерывно изменяющимися по иере поворота детали. Амплитуда этих колебаний в общем виде запишется, как где К вЂ” коэффициент переменности

35 амплитуды, принимаемый равным единице в случае сохранения величины удале ния оси растачиваемого От» верстия от геометрической

4О ! оси вращения детали; 1 — при необходимости увеличения этого расстояния и

К > 1 — в случае его уменьшения.

Направление отверстия по спирали обеспечивается за счет несинхронности сообщаемых резцу поперечных перемещений к относительному вращению обрабатываемой детали. Если перемещения резцу будут сообщаться чаще, с опережением вращения детали, то спираль будет направлена в сторону, противопбложную направления> вращения детали, и наоборот, при отставании перемещений резца — в сторону, совпадающую с направлением вращения детали.

Примем во внимание, что опереже>ние или отставание перемещений рез588708 на от относительных оборотов обрабат щаемойцетали за один оборот последней при угле наклона P — - (проекции кривой на плоскость осевого сечения обрабатываемой детали к 5 геометрической оси ее. вращения) составит в долях этого оборота

27у в Р

10 (Следовательно, разность в периодичности перемещений резца и относи-, тельных оборотов обрабатываемой детали составит

5п

Д1 =t

2я (3) 45

В правой части детали ось отверстия выполнена в виде цилиндрической винтовой линии — 1 — 1 †2 - 2 ( — 3, огибающей направляющий цилиндр циаметром 2r, обозначенный так же и на фиг. 3, 4 и 5. При этом участки внутренней поверхности, предельно приближенные к оси детали, размещаются на поверхности направляющего цилиндра диаметром 2r н (см.

55 фиг. 2), четко очерчивающегося на видах на деталь с ее торцов по фиг.3 и 7. где знак плюс принимается для направления спирали в сторону, противоположную направлению относительного 20 вращения детали, и минус — в сторону ее вращения.

Изменением периодичности перемещений резца в основной плоскости относительно вращения обрабатываемой 25 детали (их опережением или отставанием) обеспечивается регулированием величины угла наклона спирали р а вместе с тем и ее кручение. Изменением величины сообщаемых резцу по- З0 перечных смещений регулируется кривизна оси. При К,„ ) 1 кривизна увеличивается, при К (1 кривизна уменьшается.

Пример конкретного применения способа — обработка представленной на фиг. 2 детали с продольным отверстием, ось которого имеет криволинейную форму (условно считается деталь прозрачной, что позволяет ви- . 40 деть форму отверстия). При этом под осью отверстия понимаем геометрическое место центров сечений отверстия, перпендикулярных оси детали 00

В левой части детали ось отверстия выполнена в виде конической винтовой линии 3-3 — 4 — 4 — 5, в которую цилиндрическая спираль оси правой части отверстия плавно переходит в сечении 3. Левее этого сечения 3 ось отверстия плавно приближается к оси детали 00 (см.фиг.б и 7) и предельно приближенные к оси 00 участки внутренней поверхноСти (на фиг. 7 вид слева) проектируются в плоскую спираль, вписанную в кольцевой просвет между контуром отверстия и окружностью направляющего цилиндра диаметром 21" правой стороны отверстия.

Следует отметить, что для облегчения обработки отверстия рассмотренного вида перед его растачиванием целесообразно предварительно просверлить в заготовке осевое отерстие диаметром 2t

Если шаг винтовой линии (оси отверстия) принять постоянным, то обработка отверстия по всей длине должна производиться в постоянной периодичностью перемещений резца, поскольку в формуле (3(отношение 2ЗЯ рав еР но шагу винтовой линии. При обработке отверстия на правой стороне детали на участках оси отверстия

1-1 — ... 3 размах колебаний резца

4 постоянен и коэффициент переменности амплитуды К = 1; кривизна и кручение кривой (оси отверстия) постоянны. При обработке левой части отверстия необходимо непрерывно изменять размах колебаний резца а и за счет непрерывного изменения радиуса кривизны p,,и за счет изменения коэффициента переменности амплитуды К „, который будет изменяться, оставаясь по величине большим единицы (К „) 1) при этом кривизна и кручение кривой непрерывно изменяются.

Обработка участка с отверстием, имеющим ось в виде цилиндрической винтовой линии, показана на фиг. 8 и 9 (обозначения деталей приняты по фиг. 1). На фиг. 8 показана часть отверстия с участками, ось которых означена на фиг. 2 через

1 — 2 и 2 — 3 и имеет угол накло( на винтовой линии P . Как показано на фиг. 9 при радиусе г направляющего цилиндра, огибаемого осью — винтовой линией, свободное размещение

588708

Шганги 7 расточной,оправки в отверстии обеспечивается при перекрытии спиральных витков направляющим отверстием с радиусом

Найденные значения амплитуды поперечных колебаний резца и разности в периодичности поперечных его перемещений и оборотов обрабатываемой детали непрерывно поддерживаются в период обработки участков отверстия с осью в виде цилиндрической винтовой линии.

Если шаг цилиндрической винтовой

10 линии должен быть изменен и она должна пройти под другим углом наклона, как показано на фиг. 2 (переход винтовой линии на участке, обозначенном через 2 — ol — 2, в ли1 я

15 нию ol — 2 ), то разность в периодичности hh следует соответственно изменить по величине.

Пример 2. Растачивание левой части отверстия по фиг. 2 с осью

20 в виде конической винтовой линии.

В дополнение к вышеперечисленным расчетным данным примем: длина конуса, сгибаемого винтовой линией, g =

= 300 мм; половина угла при вершине

30 конуса о(, =агс ф —, откуда ting(.=

30,0

= 0,1.

Амплитуда с1 поперечных перемещений резца с каждым оборотом обрабатываемой детали буд т изменяться.

По величине она будет определяться суммой д Н=r+

0 где йр выражается зависимостью (1) по условиям сохранения величины р удаления оси отверстия от оси вращения обрабатываемой детали,как это имело место в правой части отверстия, при этом, учитывая непрерывное изменение

g с каждым оборотом заготовки, имеем

Разность в периодичности,поперечньм перемещений резца и оборотов об45 рабатываемой детали по формуле (3) г

0Ъ 2g2.

Ьь t Од5 100 t,t о

23ip 2Т! .30 Ф

0,265 об/мин.

Следовательно, если поперечные перемещения резцу сообщаются вращающий- . ся элементом, то его угловая скорость изменится с величины или в общем виде ц. =S г г (здесь Я, = г, p„= r — 5tgg, р. и- 2Stgd, ... р „=г — ({- 1)» к5 ФЯ 0(, д где d — диаметр штанги расточной оправки.

Поскольку все приведенные выше выводы рассмотрены применительно к относительному вращению обрабатываемой детали, то данный способ применим и к условиям вращения детали или инструмента а также и к условиям их одновременного вращения.

Пример 1. Рассмотрим расчет режимов обработки детали, изображенной на фиг. 2.

Растачивание правой части отверстия с осью в виде цилиндрической винтовой линии.

Примем следующие условия обработки: диаметр обрабатываемого отверстия 200 мм; диаметр направляющего цилиндра, огибаемого винтовой линией (осью отверстия), 2g = 2t =

60 мм, угол наклона винтовой ли-, о нии p = 45, расстояние от вершины резца до места шарнирного закрепления штанги расточной оправки на стеблевой бабке L = 2500 об/мин, число оборотов обрабатываемой детали n = 100 об/мин.

Растачивание правой части отверстия осуществляем с постоянной амплитудой поперечных колебаний резца, определяемой зависимостью (1): — г —.. — 12— г = 2 ó

0,006 мм.

ы= 2Уп = 2,и 100 = 628 /с до значения w = 2.Н (п +йь )

= 27-100, 265 = 629, 7 /с и будет постоянной. го

О1 2 2 Ог1 2 2 2 2 где 1 — порядковый номер оборота обрабатываемой детали, отсчиты588708

Тогда

stye

sin = д, 2i7Lr. > i-4 i-<

06.1

Zsi. 2500.90 А-a i-a

Ь(мин или

4!! =.

" 9Ф20ОО 6-1iоб/мин

При = 1

942000

О, 268 об/мин

30 При != 2

ol =05

= 0,006 мм

0,269 o6/мин, 35

100, 268 + О, 269

100,537 об/мин

40 с!0101 = О0,005 мм

9 ваемый от начала образования конуса);

М вЂ” постоянная составляющая амплитуды, определяемая конусностью, . Ь Ф = 5 4q о - О, 5 г О, 1 = О, 05 мм

Коэффициент переменности амплитулы поперечных перемещений резца находим совместным решением равенств (1) и (2)

С! °

К с с!а;

Ьа 0 05 или К 1+ — 1+ —, 15 в\ в!

Производим подсчеты

При i = 1 р=р г= 30 мм

Д - %

0,006 + 0,050 = 0,056 мм

К - + - — - = 9,33 ми

О 050

Ф1 0,006

При i = 2 P = р = r -SCgd. = 30 — 0,5i01=

29,95 мм!

2 = 0,006 + 0,050 = 0,056

r>, 050

КС„2= О = 9,33 мм при .! = 101 у =в = г — 10054g = 30 1ОО

100 0,5 ° О, 1 = 25,0 мм

45 и 101 0,005 + 0,050 = 0,055

О 050 а1О1, О, 005

При определении разности в периодичности поперечных перемещний рез- 5О ца и оборотов обрабатываемой детали примем во внимание функциональную зависимость ее от амплитуды поперечных перемещений резца. Поэтому pemaeM совместно равенства (2) и (3): 55

К з S 1 й. о

В детали по фиг. 2 шаг винтовой

Ф линии по всей длине отверстия принят одинаковым. Следовательно

П1= 100 + 0,268 = 100,268 об/мин со„= 2й 100,268 = 629,7 1/с

42 00 29, 95 ° 100, 268 х !

Ш2= 23< 100,537 = 631 4 1/с

Таким образом, при продольном перемещении инструмента угловая скорость вращения элемента, управляющего поперечными его перемещениями по мере поворота обрабатываемой детали, непрерывно изменяется, последовательно принимая при каждом ее обороте (начиная с сечения 3 по фиг. 2) значения — 628,00 1/с

629,7 1/с, 63 1,4 1/с и т.д. Это регулирование угловой скорости осуществляется с пояощью программно-регулирующего устройства 9 (фиг. 1).

Использование нового метода расточки глубоких отверстий обеспечивает обработку отверстий кругового сечения с осью в виде пространственной кривой с заданной кривизной и кручением, в частности, с участками, Фиг.2

УиИ

Г-Г Я,Д

Фиг.б

Фиа

11 588708 .12 приближенно замененными дугами ци- замкнутых круговых поверхностей линдрических винтовых линий, что яв- прессформ, штампов, направляющих ляется совершенно новым и впервые поверхностей в мощных шариковых вин\ решается данным изобретением. товык соединениях, направляющих канаИзобретение может быть широко ис- лов гидромашин,насосов и в других сиспользовано для обработки сложных темах энергетического машицостроения.

588708

Редактор Е.Зубиетова Техред В.Далекорей -Корректор A.Тяско

Заказ 2395/3 Тираж 767 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и-открытий

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

Филиал IIlIH "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4