Устройство для обработки асферических поверхностей точением

,5017 э,НИЕ ИЗОБРЕТЕНРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/ ОПИСА К е бюр чно-те АСФЕНИЕУ 1остроеполуче ) клых ГОСУДАРСТВЕНЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТГНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Центральное конструкторскоуникального приборостроения Наунического объединения АН СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1103947, кл, В 23 В 5/40, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТОЧЕ(57) Изобретение относится к станнию и может быть использовано при Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхностей на материалах, поддающихся сверхточной обработке резанием.Известно устройство для обработки сферических поверхностей, содержащее поворотный стол, платформу для закрепления детали, шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом, выполненный с возможностью наклона в плоскости, проходящей через ось вращения шпинделя и поворота стола, При этом платформа для закрепления детали расположена вне оси поворота стола и выполнена с возможностью наклона в плоскости, проходящей через эту ось (см, а.с, М 659288. СССР в БИ М 16 за 1979 г,).Недостатком устройства является отсутствие возможности изготовления асферических поверхностей,нии оптических повеохностей на материалах, поддающихся сверхточной обработке резанием, Обработка асферических поверхностей точением достигается поступательным движением режущего инструмента 3, согласованным с его вращательным дгижением в плоскости, пересекающей ось зафиксированного рабочего шпинделя, При этом точка пересечения является осьо ращения штанги 9, окончание которой соединено с инструментальным шпинделем 2 так, чтобы ось инструментального шпинделя 2 была перпендикулярна штанге 9. 4 ил,Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для осуществления способа токарной обработки асферических поверхностей, содержащее станину с шпинделем для закрепленной детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси шпинделя для закрепления детали, При этом инструментальный шпиндель снабжен исполнительным механизмом. один конец которого соединен с резцедержателем, я другой закреплен на инструментальног., шпинделе с возможностью г 1 оворота для ориентации резцедержателя вдоль оси шпинделя для закрепления детали (см, а.с, И 1103947 БИ М 27 за 1984 г,).Недостатком устройства является то, что по мере приближения резца от перифеии к центру меняются углы резания и ско5 10 15 20 25 30 40 4 5 50 55 рость, что неблагоприятно сказывается на качестве обработанной поверхности, Крома того, невозможно получение поверх ( стай, имекщих отличные от окружности сечения (например, эллипсы), в плоскостях, перпсндлкулярных оси вращения рабочего шпинделя,Цель изобретения - повыше ие качества поверхностного слоя обработанной поверхности за счет обеспечения рисок от резца в виде эквидистантных линий,Для этого в устройстве для обработки асферических поверхностей точением, содержащем станину са вчцплнделем для закрепления детали и инсгрументальным шпинделем с резцедеркателем, установленным под углом к оси рабочего шпинделя и исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедсржателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота для ориентации резцедержателя вдоль оси рабочего шпинделя, инструментальный шпиндель установлен на станине с возможностью вращения в плоскости, проходящей через ось зафиксированного рабочего шпинделя относительно центра, являющегося точкой пересечения осей зафиксированного рабочего и инструментальнога шпинделей,На фиг, 1 изображена схема обработки асферических поверхностей в плоскости, проходящей через оси рабочего и инструментального шпинделей; на фиг 2 - то же, в пространственной сисгеме коордиат; на фиг. 3 - устройство для обработкл асферических поверхностей; на фиг, 4то, же, вид сверху,На фиг. 1 - 3 горизонтальная стрелка с обозначением Л соответствует поступательному перемещению режущего инструмента: круговая стрелка с обозначением 5 направлению круговой подачи инструментального шпинделя величиной 5; круговая стрелка с обозначением Я 7 - направлению круговой подачи инструментального шпинделя относительно центра, являющегося точкой пересечения осей рабочего и инструментального шпинделя величиной Яр.Устройство (фиг, 3) состои из рабочего шпинделя 1, инструментального шпинделя 2, режущего инструмента 3, резцедержателя 4. обрабатываемой детали 5, станины станка б, исполнительного механизма 7, ручного привода 8, привода поворота 9 и штанги 10.При этом на станине бразмещены рабочий шпиндель 1 с укрепленной деталью 5,привод поворота 9, ось которого соединсна со штангой 10, На окончании штанги 10 соосно с ней укреплен инструментальный шпиндель 2, Последний имеет резцедержатель 4 с режущим инструментом 3, исполнительный механизм 7, ручной привод 8. Кроме того, в корпусе исполнительного механизма 7 установлен двигатель малых перемещений (не показан), например пьезоэлектрический, который соединен с размещенным в направляющей исполнительного механизма 7 резцедержателем. 4 для закрепления режущего инструмента 3, а исполнительный механизм 7 имеет возложность изменения величины параметра Вза счет поворота его от привода 8, Паи этом привод поворота 9 обеспечивает поворот инструментального шпинделя 2 так, чтобы поворот проходил в плоскости, проходящей через оси рабочего 1 и инструментального шпинделей, При этом ось рав ения должна находиться на оси рабочего шпинделя 1,Для обработки точением асферических поверхностей, симметричных относительно оси у, а именно параболлоидов вращения, необходимо, чтобы оси шпинделя для закрепления детали 5 и инструментального шпинделя располагались в одной плоскости и устанавливались па отношению друг к друу перед началом обработки на расчетный угол р который определяется величиной радиуса Ва окружности, формируемой а обрабатываемой поверхности детали 5 р =- агст 9 - + агсз 1 п В Ва В В 2 +В 2где В - длина отоезка от точки А до точки К; В - радиус формируемой на обрабатываемой поверхности окрукности; В - длина отрезка от точки С до точки А, Кроме того, наибольшая глубина Ь асферической поверхности от торца детали должна быть в следующем соотношении с В, В, В: Вд.+ В В-+ В " Во Режущий инструмент 3 с резцедержателем 4 установлен на инструментальном шпинделе 2 таким образом, что направление его поступательного перемещения параллельно оси инструментальнога шпинделя 2, При этом резцедеркатель 4 вместе с режущим инструментом 3 совершает вращение Я в плоскости, перпендикулярной оси инструментального шпинделя 2, Инструментальный шпиндель 2 совершаетащат льнов движение 51 в плоскости,%) проходящей через собственную ось и ось рабочего шпинделя "., а центром вращен я является точка С, лежащая на оси рабочего шпинделя 1. Рабочий шпиндель 1 с деталью 5 не соверв эет никаких движений, Режущему инструменту 3 сообщают согласованное с круговыми подачами 3 и 3 2 поступательное перемещение Л,Устройство оаботает следующим обрззом,Рабочий шпиндель 1 фиксируют и закрепляют на нем деталь 5, Штангу 10 устанавливают на расчетный начальный угол р, На резцедержателе 4 устанавливают режущий инструмент 3 и приводом 8 настраивают на инструментальном шпинделе 2 исполнительный механизм 7, После указанных настроек инструментальному шпинделю 2 сообщают круговую подачу Б, а штанге 10 сообщают ругоую подачу .Б р, Согласованное с подачами Я и Япоступательное перемещение Л сообщаю 1 резцу 3, После того как резец 3 выйдет из контакта с деталью 5, работа устройства заканчивается.Величины круговых подач Я и Яр режущего инструмента 3 определяют исходя из расчетных режимов резания, а поступательное перемещение режущего инструмента 3 Л находят из параметров асферической поверхности,Например, для обработки параболлоида вращения, имеющего в сечениях плоскости, проходящие через ось у параболы г =- ау, определяют перемещение Л, как функцию от круговых подач Я и 5 р, равную отклонению между сферической поверхностью, по которой движется резец 3, от асферической на конической поверхности, центром которой является точка С, а траектория движения резца лежит на образующих этой конической поверхности, центр которой вращается в плоскости пересечения осей рабочего 1 и инструментального 2 ш пинделей.В выбранной на фиг, 1 - 2 системе координат параболоид вращения выражается следующим, уравнением Резец 3 совеошает движение по окружности, которая перпендикулярна направляющим конуса, у которого центром является точка С, При этом ось симметрии этого конуса совершает вращательное движение со скоростью Яв плоскости осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей. В этомслучае описанная поверхность имеет следующую аналити ескую запись Линия пересечения поверхностей (1) и (21 даст тоаекторию, которую должен опись,- вать резец, совершая поступательное и вра щательное движение, тогда х 2 г 2х- + -- 2 (у - й)2 2 + р) Со2 Ц. +(3) 30 Если положить, что резец 3 не совершаетпоступательного перемещения, а его вершина находится в центре резцедержателя 4, т.е, в точке К, тогда 2 находится на поверхности, описываемой уравнением35 Г2++2 +2+с 40При этом считается, что точка М совпадает с центром резцедеркателя 4, т,е. точкой К, в момент, когда ось инструментального шпинделя 2 находится в 45 крайнем верхнем или нижнем положении (см. фиг, 1 - 2),Линия пересечения поверхностей (2) и (4) даст траекторию, которую должен описывать резец 3 при отсутствии перемещения Р, а именноВеличина перемещения есть отрезок, отсекаемый кривыми (3) и (5) от луча, являющегося образующей конуса с центром и вращающимся относительно этого центра в плоскости осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей. Крома того, оассматриваемый луч перемещается по образующим конуса с круговой подачей 3. Такой луч имеет следующую аналитическую записьх у - Ь . р ЕЯ - Й у зи 31 совЯот сов Я 1 Пересечение прямой (б) с (5) и (3) даст две точки, расстояние между которыми равно необходимому перемещению Лрезца 3 для конкретных величин углов поворота оси инструментального шпинделя 2 и штанги 9, При этом во внимание должны быть приняты только те точки, у которых ри,Аналогично рассчитывается Л и для доугих видов поверхностей, образующих асферические поверхности. В атом случае оледы после резца образуют на обработанной поверхности близкие к эквидистантным линии, а ширина снимаемой при каждом проходе резца стружки примерно постоянная. Все это способствует снижению уровня шероховатости и повышению точности обработки,Согласованное с Б и Яр перемещениеЬ резца 3 предварительно табулируется снеобходимой точностью, после этого заносится в запоминающее устройство(не показано), которое с необходимой частотойвыдает сигнал на исполнительный механизм 7,10Формула изобретения Устройство для обработки асферических поверхностей точением, содержащее 15 станину с рабочим шпинделем, предназначенным для закрепления детали, инструментальный шпиндель с резцедержателем и исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а 2 О другой - с инструментальным шпинделем свозмйкностью поворота, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества обрабатываемой поверхности, 5 устройство снабжено штангой, установленной на станине с возможностью вращения относительно центра, проходящего через ось рабочего шпинделя, и соединенной с инструментальным шпинделем перпендикулярно его оси, при этом резцедержатель соединен с инструментальным шпинделем с возможностью вращения в плоскости, проходящей через ось вращения штанги, а исполнительный механизм предназначен 35 для регулировки расстояния между осью инструментального шпинделя и центром резцедержателя.75 г 563 Составитель С.АбульхановРедактор М,Стрельникова Техред М.Моргентал Коррект уч при ГК- СССР агаринл, 101 бинат "Патент", г. Ужгород, у изводственно-издательский к аз 3140ВНИИПИ Г Тираж рственного комите 113035, Москва