Способ обработки валов и отверстий и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕ ВСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1)5 В 23 В 1/ ОПИСА ЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР М 655117, кл. В 23 В 1/00, 1979.Авторское свидетельство СССР М 738780, кл. В 23 В 1/00, 1980.(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ И ОТВЕРСТИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при механической обработке фасонных и некруглых валов и отверстий. Сущность изобретения заключается в том, что при обработке валов и отверстий базирование инструмента осуществляют по предварительно обработанной поверхности заготовки. Режущую часть инструмента ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР. Ж 174 О 135 устанавливают с эксцентритетом относительно обработанной поверхности. При этом режущую часть поворачивают вокруг оси, параллельной оси главного вращательного движения заготовки, относительно прямой, проходящей через центр вращения режущей части инструмента и его вершину. Устройство для реализации предложенного способа содержит корпус 1, установленный в предварительно обработанное отверстие заготовки с возможностью осевого перемещения, резец 2, тягу 3, установленную в цилиндрической расточке корпуса 1,шпиндель, хвостовик 5 И упор, Резец с тягой 3 поворачивают относительно корпуса 1 в направлении, совпадающем с направлением поворота хвостовика 5, Осевое перемещение хвостовика 5 и поворот резца 2 относительно корпуса 1 осуществляется до тех пор, пока главная режущая кромка резца 2 не совпадает с плоскостью, проходящей через оси резца 2 и корпуса 1;2 с. и 3 э.п. ф-лы, 21 ил,1740135 оставитель Д, Кутеповехред М,Моргентал ректоР М, демчик едакто асарда Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул.Гагарина, 101 аказ 2037 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Рэущская наб 4/5Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при обработке фасонных и некоуглых валов и отверстий.Цель изобретения - увеличение точно сти обработки, уменьшение отжимов инструмента относительно заготовки и уменьшение инерционных нагрузок за счет исключения радиального перемещения инструмента. 10На фиг,1 изображена схема способа обработки фасонных в осевом сечении отверстий; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - схема способа обработки фасонных в осевом сечении валов; на фиг.4 - разрез 15 Б-Б на фиг,З; на фиг.5 - схема способа обработки некруглых отверстий; на фиг.6 - разрез В - В на фиг.5 (при работе с максимальным припуском); на фиг.7 - разрез Г-Г на фиг.5(при работе с произвольным припу ском); на фиг.8 - начальная стадия обработки кольцевых канавок в отверстии; на фиг.9. - разрез Д-Д на фиг.8; на фиг,10 - момент начала обработки кольцевых канавок; на фиг.11 - разрез Е - Е на фиг.10; на фиг.12 - 25 конечный этап процесса резания кольцевых канавок; на фиг,13 - разрез Ж - Ж на фиг.12; на фиг,14 - момент выхода инструмента из отверстия; на фиг.15 - разрез И - И на фиг,14; на фиг.16 - схема способа последа вательной обработки кольцевых канавок-в отверстии; на фиг.17 - разрез К-К на фиг.16; на фиг,18 - осевой разрез устройства для реализации способа; на фиг.19 - разрез ЛЛ на фиг.18 (начальная стадия обработки); 35 на фиг.20 - разрез М-М на фиг.18 (конечная стадия, обработки); на фиг.21 - . вид Н нафиг,18.По способу обработки фасонных отверстий заготовку 1 устанавливают в патрон 2 40 станка и задают вращательное движение резания Чз, Продолжение базирующей части 3 инструмента закрепляют в державке 4 суппорта станка и задают поступательное движение подачи 3. Рабочую часть 5 инст румента, выполненную в виде резца, устанавливают с возможностью поворота в расточке баэирующей части 3 инструмента, ось которой имеет эксцентриситет 6 относительно базовой цилиндрической поверхно сти баэирующей части. Диаметр базовой цилиндрической поверхности базирующей части 3 соответствует диаметру предварительно обработанного отверстия в заготовке. 55Инструмент устанавливают в предварительно обработанное отверстие в заготовке 1, опирая его о стенки этого отверстия, а рабочую часть поворачивают вокруг своей оси, изменяя тем самым величину радиусвектора обработанной поверхности заготовки. При обработке силы резания, возникаю-. щие на инструменте, воспринимаются базирующей частью инструмента и эа счет опоры ее на стенки отверстия заготовкой 1.Таким образом силы резания замкнуты на заготовке, что существенно увеличивает точность обработки. Для обеспечения полной обработки с заданными параметрами обработанной поверхности необходимо; чтобы вершина резца при повороте обеспе-чивала обработку поверхности с радиус-век- тОрОМ рмин И рмакс гдв Омин, рмакс - соответственно минимальный и максимальный радиус-векторы фасонной поверхности,Максимально допустимый радиуС-вектор обработанной поверхности (Ъакс ) данным инструментом обеспечивается тогда, когда вершина резца находится на плоскости, проходящей через оси рабочей 3 и базирующей 5 частей инструмента, ТогдаОА - ; рмакс е+й, где Й - максимальный радиус рабочей части инструмента, откудайрмак, - Е.С другой стороны для обеспечения обработки минимального радиус-вектора детали (рмин) необходимо, чтобы Рминй Тогда окончательно при обработке отверстий Рминйрмакс - Е. В том случае, когда необходимо вести обработку поверхности заготовки с текущим радиус-вектором рР- Р Рмакс (1) рабочую часть необходимо повернуть на угол т, Величина радиус-вектора р определится иэ треугольника А 010 и соответствует отрезку АО; отрезок А 01 соответствует мак-. симальному радиусу рабочей части й, а отрезок 001 - эксцентриситету Е. Тогда по теореме косинсовр - й 2+ е - 2 йесоэ(180 - т) илир 2 = й 2+ е+ гйесоз т. Тогда, решая относительно угла Г т = агссоз( й ) (2)2 й еПо способу обработки фасонных валов заготовку 1 устанавливают в патроне 2 станка и задаат вращательное движение резания Чз Базирующую часть 3 инструмента устанавливают на суппорте станка в плавающем в радиальном направлении патроне 4 и придают поступательное движение подач 3, Рабочую часть 5 инструмента,.выполненную в виде круглого фасонного рез(3) гссоз ( ца, устанавливают в расточке базирующей части с эксцентриситетом Е, причем оси базовой цилиндрической поверхности базирующей части и расточки под резец параллельны. Минимальный радиус-вектор (уЪин) заготовки 1 выполняют при совмещении вершины резца 5 с плоскостью, проходящей через оси рабочей 3 и калибрующей 5 частей инструмента При обработке текущего радиус-вектора р угол поворота может быть определен .иэ треугольника А 001 (фиг,4) по теореме косинусоврг=е +В - 2 Весозх 1.Решая относительно х 1, имеют. г+,гПо способу обработки некруглых отверстий заготовку 1 устанавливают в патрон 2 станка и задают вращательное движение резания Чэ, Инструмент.его базирующей частью 3 закрепляют в державке 4 суппорта станка и задают поступательное движение подач Я. Рабочую часть 5 инструмента, выполненную в виде круглого резца, устанав.ливают с возможностью поворота в расточке базирующей части 3 инструмента, ось которой имеет эксцентриситет относительно базовой цилиндрической поверхности баэирующей части. Диаметр базовой. цилиндрической поверхности баэирующей части З.соответствует диаметру предварительно обработанного отверстия в заготовке. Инструмент его баэирующей частью устанавливают в предварительно обработанное отверстие и поворачивают рабочую часть 5 в соответствии с заданным радиус- вектором заданной поверхности заготовки. Поскольку при повороте заготовки величи, на радиус-вектора меняется от рилакс до Ъин столько раз, сколько граней имеет йекруглая поверхность, то осуществляют кача- тельное движение рабочей части относительно базирующей за оборот заготовки столько раэ - сколько граней имеет некруглая поверхность. Величина угла поворота в каждый момент времени определяется по отношению,(2).Аналогичным образом ведут обработку наружной некруглой поверхности.По способу обработки кольцевых канавок в отверстии заготовку 1 устанавливают в патроне 2 станка и задают вращательное главное движение резания Чз, а хвостовую часть инструмента закрепляют в державке 3 суппорта станка, Рабочую часть 4,инстру мента выполняют фасонной в соответствиис формой канавок в детали, Перед установкой инструмента в отверстии заготовки его рабочую часть 4 поворачивают относительно баэирующей части Ь так, что плоскость, 10 проходящая через точки пересечения стружечной канавки с наружной поверхностью рабочей части, перпендикулярна плоскости, проходящей через оси рабочей и базирующей частей инструмента. Такое расположе ние обеспечивает. минимальный диаметрописанной окружности рабочей и базирующей частей инструмента, который равен диаметру предварительно обработанного отверстия в заготовке.20 Затем инструмент перемещают в осевом направлении на расстояние, обеспечивающее совмещение выступов фасонной рабочей части 4 инструмента с будущими впадинами заготовки, и поворачивают рабо чую часть 4 инструмента относительно базирующей 5 до совмещения главной режущей кромки рабочей части с плоскостью, проходящей через оси базирующей и рабочей частей инструмента. Такое положение 30 обеспечивает обработку максимальной глубины канавки. После окончания обработки рабочую часть 4 инструмента поворачивают в обратном направлении и производят вывод инструмента из отверстия. Опора баэи рующей части инструмента на поверхностьи р едва рител ьно обработан ного отверстия обеспечивает замыкание сил резания на заготовке, что уменьшает отжим инструмента от обработанной поверхности заготовки и 40 повышает точности обработкиПо способу последовательной обработки кольцевых канавок в отверстии как и в предыдущем случае заготовку 1 устанавливают в патроне 2 станка и придают ей вра щательное движение . резания Чз,Инструмент его хвостовой частью закрепляют в державке 3 суппорта станка. Перед установкой инструмента в отверстие заготовки его рабочую часть 4 поворачивают от носительно базирующей части 5 так, чтобыобеспечить минимальный диаметр описанной окружности вокруг рабочей и базирующей частей инструмента.Затем перемещают инструмент в осе вом направлении до совмещения выступов фасонной рабочей части инструмента с будущими впадинами канавок заготовки и производят поворот рабочей части 4 инструмента относительно базирующей 5 в направлении, противоположном направлению вращения заготовки 1, За счет предварительной заточки передней поверхности по винтовой линии производят последовательную обработку канавок в заготовке, за счет чего уменьшаются силы резания и крутильные деформации рабочей части инструмента, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению искажения профиля полученных кольцевых канавок заготовки.Поворот рабочей части 4 осуществляют до тех пор, пока последняя точка главной режущей кромки не совпадет с плоскостью, проходящей через оси рабочей и бээирующей частей инструмента, После обработки рабочую часть инструмента возвращают в исходное положение и выводят инструмент из отверстия заготовки,Устройство для осуществления способа состоит из корпуса 6, в цилиндрической расточке которого установлен с возможностью поворота вокруг своей оси резец 7, выполненный в виде круглого фасонного резца, Причем ось расточки для установки резца выполнена эксцентрично относительно оси наружной цилиндрической поверхности корпуса б, которая по диаметру совпадает с диаметром предварительно обработанного отверстия в заготовке (показана штрихпунктирными тонкими линиями). В резьбовом отверстии резца закреплена соосно ему тяга 8, проходящая в отверстии корпуса б, На конце тяги 8 имеется утолщение с радиальным отверстием, в котором жестко крепится штифт 9,Штифт 9 контактирует с поверхностьювинтового паза хвостовика 10; имеющего коническую верхнюю частьдля установки в конической расточке шпинделя станка и . нижнюю часть в виде стакана. Верхняя часть корпуса б установлена в центральном отверстии хвостовика 10 с возможностью осевого перемещения по шпонке 11. С торцом тяги 8 контактирует своим торцом шайба 12, между другим торцом которой и дном отверстия хвостовика 10 заневолена возвратная пружина 13. На наружной резьбо.вой части корпуса 6 установлен регулируемый упор, состоящий из фланца 14, заневоленного на резьбовой части корпуса 6, осевого подшипника 15 кожуха 16, охватывающего осевой подшипник 15 и установленного на фланце 14 с воэможностью поворота и зафиксированного от осевого перемещения посредством винта 17, закрепленного в радиальном резьбовом отверстии кожуха 16 и контактирующего своим концом со стенками кольцевой проточки фланца 14, 10 нажимают на штифт 9, жестко закрепленный на тяге 8, тяга 8 с резцом 7 поворачива ются относительно корпуса 6 в 15 20 25 30 45 50 55 Устройство работает следующим образом. Перед установкой инструмента 7 в отверстие заготовки настраивают регулируемый упор в осевом направлении путем поворота фланца 14 на реэьбовой части корпуса б, В начальный момент под действием возвратной пружины 13 корпус б, установленный в центральном отверстии хвостовика 10 на шпанке 11, вместе с тягой 8 находятся в нижней части хвостовика 10. При этом штифт 9, жестко связанный с тягой 8, эа счет контакта со стенками винтового паза (фиг,21), выполненного в стенке хвостовика 10, поворачивает тягу 8 вместе с резцом 7 относительно корпуса б на такой угол, что плоскость, проходящая через точки пересечения стружечной канавки с наружной поверхностью резца, располагается перпендикулярно плоскости, проходящей через оси корпуса 6 и резца 7.Затем хвостовику 10 вместе с корпусом 6 задают вращение от шпинделя станка и путем осевого перемещения вводят резец 7 с корпусом б в предварительно обработанное отверстие заготовки до опоры торца заготовки о кожух 16 упора, Тем самым устанавливают резец 7 на заданную глубину, Диаметр корпуса б такой, что корпус установлен в отверстии заготовки с минимальным зазором. Кожух 16 упрется в торец заготовки корпус 6 и резец 7 прекращает осевое перемещение, а хвостовик 10 продолжает это движение. При этом он не поворачивается относительно корпуса 6, так как скользит по шпонке 11. За счет того, что паз хвостовика 10 винтовой, а его стенки направлении, совпадающем с направлением вращения хвостовика 10. Поворот резца 7 обеспечивает увеличение радиус-вектора, на котором находится режущая кромка, относительно оси наружной поверхности корпуса б и оси отверстия в заготовке, при этом корпус б своей наружной поверхностью базируется на внутрен- . нюю поверхность предварительно обработанного отверстия в заготовке. Осевое перемещение хвостовика 10 и поворот резца 7 относительно корпуса 6, то есть процесс резания канавок в заготовке, проводят до.тех пор, пока главная режущая кромка резца 7 не совпадает с плоскостью, проходящей через оси резца 7 и корпуса б, За счет того, что силы резания через резец 7 и корпус 6 замыкаются на заготовке,отжимы резца от поверхности резания заготовкибудут минимальны.к 1 = агссо ежущей соотно пр сти ни Яъе-рмин .где рмин минимальный радиус-вектор режущей части инструмента.4, Способ по пп.1-.3,отли ча ющ и й сятем, что, с целью увеличения точности обработки в радиальном сечении заготовки, осуществляют периодическое качательное движение режущей части инструмента относительно его базирующей части, причем количество качательных движений за оборот заготовки (инструмента) назначают равным числу граней некруглой поверхности.5. Устройство для обработки валов и отверстий, содержащее корпус с установленным в нем резцом, тягу, расположенную в отверстии корпуса, ш пиндель,. хвостовик и упор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности обработки, хвостовик предназначен для установки в выполненной в шпинделе конической расточке, при этом на нижней части хвостовика выполнен винтовой паз, со стенками которого имеет возможность взаимодействовать введенный в.устройство штифт, жестко закрепленный на конце тяги, расположенной в выполненном в корпусе отверстии с возможностью 35 поворота и прикрепленной к резцу, установленному в выполненной в корпусе цилиндрической расточке, совпадающей по диаметру с наружным диаметром резца и имеющей эксцентриситет относительно наружной базовой цилиндрической части корпуса, а упор установлен на корпусе и выполнен в виде фланца, заневоленного на резьбовой части корпуса, осевого подшипника и кожуха, охватывающего подшипник и установленного на фланце с возможностью поворота, причем конец корпуса установлен в цилиндрическом отверстии хвостовика на шпонке с вазможностью осевого перемещения, а между торцом тяги и дном отверстия хвостовика заневолена возвратная пружина. тем, что рота ре чают ра ссоэ где,й - требуемый текущий радиус-векторрежущей части инструмента;В - максимальный радиус режущей части инструмента;е - эксцентриситет установки оси режущей части относительно оси рабочей поверхности базирующей части инструмента;при этом максимальный радиус режущей 45части инструмента Я выбирается из соотношения Я Ък - е,где рмакс - максимальный радиус-векторрежущей части инструмента,3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я 50тем, что при обработке валов угол поворота После окончания обработки хвостовик 10 перемещают вверх. При этом за счет воздействия возвратной пружины 13 корпус.6 не перемещается вверх, а резец 7 вместе с тягой 8 поворачиваются в первоначальное положение. Этот поворот прекращается, когда штифт 9 достигнет нижней стенки паза хвостовика 10. После этого корпус 6 перемещается вверх вместе с хвостовиком 10 и резец 7 выводят из обработанного отверстия заготовки.Формула изобретения 1. Способ обработки валов и отверстий, при котором инструменту и заготовке сообщают относительное вращательное движение резания и подачи, а базирование инструмента осуществляют по предварительно обработанной поверхности заготовки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности обработки эа счет исключения радиального перемещения инструмента, режущую часть инструмента устанавливают с эксцентриситетом относительно обработанной поверхности, при этом режущую часть поворачивают вокруг оси, параллельной оси главного вращательного движения заготовки, относительно прямой, проходящей через центр вращения режущей части инструмента и его вершину.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с япри обработке отверстия угол повожущей части инструмента т назна- вным режущей части инструмента г 1 назначаютравным ом максимальный радиу струмента Я выбирается