Способ обработки резанием трохоидальных поверхностей и устройство для его осуществления

Союз СоветскихСоциалистическихРеСнфпнк ОП И( АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1,897405(22)Заявлено 30,04.80 (21) 2920955/25-08с присоединением заявки ЭЙ(51)М. Кд. В 23 В 1/00 3 ЬоударотеаннцИ квинтет СССР ао делам нзаорвтеннй и отнрцтнй.1 (088.8) 72) Авторы изобрете ни Н.Федоренко и А,И.Игони Заявите осковский автомеханический ин 4) СПОСОБ ОБРАБОТ 1 И РЕЗАНИЕ 11 110 ВЕРХНОСТЕЙ И УСТРО 11 СТВО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯХОИДАЛЬНЫХЕГО рументальную ложен ее ш несущии инс внутри шпинделбабки с эксцеоси, кулису,ментальный шп установленным в полосе зацепления, шестеренчато-карданную передачу, связывающую шпиндель иэделия и шпиндель инструментальной бабки с общим передаточным отношением 1: 11 при противоположных направлениях вращения 1 2 .Недостаток указанных способа и устройства в том, что они не позволяют производить точной механической обработки с обеспечением нормального положения инструмента в каждой точке трохоидальных торцовых и конических поверхностей.Цель изобретения - повышение точности обработки трохоидальных поверхностей посредством обеспечения норИзобретение относится к машиностроению, а именно к механическойобработке без копира трохоидальныхторцовых и конических поверхностей,и может найти применение при обработке профильных направляющих кулачков и других деталей.Известен способ механической обработки деталей, поверхность которыхимеет в поперечном сечении форму трохоиды, методом обката инструментом,эксцентрично установленным относительно оси вращения детали 1,Недостаткомуказанного способаявляется то, что невозможно производить обработку трохоидальных торцот 5вых и конических поверхностей, а также сложность компенсации износа инструмента и изменения величины экви"дистантности.Известно устройство обработки цилиндрических деталей с трохоидальнымпоперечным сечением, содержащее бабкуизделия, подвижной стол, несущий ин-. бабку, в которой рас индель, шпиндель умент, расположенный я инструментальной нтриситетом к его связывающую инструндель с упором, 89740мального положения инструмента к каждой точке обрабатываемой поверхности,Указанная цель достигается тем,что однбвременно с рабочей подачейинструмента производят смещение полюса зацепления в направлении, перпендикулярном рабочей подаче.Устройство для осуществления способа снабжено поворотной платформойс ползуном, на котором расположен 10стол, а инструментальная бабка выполнена с направляющими,в которых расположена введенная в устройство тяга с упором, шарнирно связанная сползуном. 15Угол поворота направляющих ползунав плоскости платформы определяетсяиз выражения:ас 1 р - ,51 И (И-СОБСТ Югде и - число ветвей трохоиды;угол пересечения осей вращения шпинделя детали и ин -струментальной бабки, который равен половине угла конуса детали (для торцовыхповерхностей А. = 9 д,Согласно такому способу обработки деталь и вершина инструмента вращают ся во встречном направлении относительно осей, пересекающихся под углом О 1 , 1 авным половине угла конуса детали (для торцовых поверхностей о = 90 ).35На фиг.1 приведена схема образования единичной трохоидальной торцовой или конической кривой; на фиг.2 схема образования трохоидальных торцовой или конической поверхностей; на фиг.З - схема образования трохоидальных торцовой или конической поверхностей, вид А на фиг,2; на фиг.4- устройство для обработки трохоидальных торцовых и конических поверх 45 ностей.Способ осуществляется следующим образом.Трохоидальную кривую Г на торце50 или на конической поверхности можно описать точкой М (фиг.1), находящейся внутри окружности-сателлита радиуса г на расстоянии е от ее центра 01, при качении окружности-сателлита по неподвижной окружности радиуса В.55 При этом окружности лежат в плоскостях, пересекающихся под углом)= 1800 - сХ , где с. - половина 5угла конуса поверхносги ( 4 = 90" для торцовых поверхностей ).В зависимости от отнсен ния 11" = И трохоидальная кривая может иметь и ветвей (и - число ветвей трохоицы).В основе способа лежит метод обратимости движений, т.е. поверхности, на которой описывается трохоидальная кривая Г (фиг.1), задается вращательное движение вокруг оси, проходящей через центр 0 с угловой скоростью щ , при этом полюс зацепления Р и центр вращения окружности-сателлита неподвижны.Если при этом вращать точку М ( вершина обрабатывающего инструмента В ) во встречном направлении со скоростью 1 Ю относительно центра 01 на радиИусе е, равном эксцентриситету трохоидальной кривой, она описывает пространственную трохоидальную кривую Г.Для обеспечения в процессе обработки точного положения режущего инструмента В на нормали относительно обрабатываемой поверхности использовано свойство линии (линия щп), проходящей через полюс зацепления Р и образующую точку М, которая является нормалью к трохоидальной кривой Г.При обработке трохоидальных торцовых и конических поверхностей,имеющих переменную кривизну по образующей,для обеспечения точного положения режущего инструмента по нормали в каждой точке трохоидальной поверхности П необходимо одновременно с рабочей подачей 5 инструмента В (фиг.2 и фиг.З), направленной вдоль оси 0 О вращения вершины инструмента, проходящей через центр 0 1, обеспечить перемещение 5 р полюса зацепления Р по направлению линии КС, которая проходит через точку пересечения осей вращения детали 00 и вер - шины инструмента 010 и образует уголс осью 010 вращения инструмента, который определяется по форму 6 Ю (.И-СОЬАгде с(, - угол пересечения осей враще. ния детали 00 и вершины инструмента 010 который равен половине угла ко.онуса детали о.= 90 для торцовыхповерхностей);и - число ветвей трохоид, у которых и = сопз 15 8974Это перемещение 5 полюса зацеп" ления Р можно получить как результирующее при осуществлении одновременно с рабочей подачей 5 подачи полюса зацепления 5), в направлении, перпен" б дикулярном рабочей подаче 5.Таким образом для обеспечения нормального положения инструмента к каждой точке обрабатываемой поверхности, одновременно с рабочей подачей инструмента )О 5 производят подачу 51, полюса зацеп" ления в направлении, перпендикулярном рабочей подаче, при этом величину подачи 5 полюса зацепления вычисляют по формуле - 35 мчиИ-СОМ- рабочая подача инструмен 20та, мм/об;сС - угол пересечения осей вращения детали и вершины инструмента, который равенполовине угла конуса деталиД. = 90 для торцовых поверхностей),где 5 Работа устройства для реализацииметода механической обработки трохо"идальных торцовых и конических поверхностей осуществляется следующимобразом.Упор 21 устанавливают так, чтобыего ось 0 0 находилась в вообра -жаемомполюсе зацепления, соответ- Иствующем трохоиде, на которой располагается в данный момент вершина резца 19, т.е. расстояние ОР от оси0 0 вращения приводного шпинделя Такой способ может быть осуществлен устройством ( фиг.4 ), содержащим станину 1, на которой установлена бабка 2 изделия, в корпусе 3 которой установлен шпиндель 4 с закрепленной на нем деталью 5. На шпинделе 4 изделия 5 установлена шестерня 6, связанная через паразитную шестерню 1 с шестерней 8, жестко закрепленной на валу 9, На платформе 10, имеющей возможность поворота вокруг точки пересечения осей вращения детали и вершины инструмента по круговым на- . правляющим 11 станины 1 при помощи червячной передачи ( не показана 7, установлен стол 12, имеющий возможность перемещения с помощью гидропривода (не показан ) по направляющим 13 платформы 10. На столе 12 установлена инструментальная бабка 14, имеющая возможность перемещения по направляющим 15 стола 12 с помощью винтовой пары (не показана). В кор" пусе 16 инструментальной бабки 14 смонтирован приводной шпиндель 17 с эксцентрически расположенным в нем инструментальным шпинделем 18. В инструментальном шпинделе 18 установлен на одном конце резец 19, а на втором закреплена кулиса 20.с пазом, в который входит упор 21, закрепленный в тяге 22. 05 6Тяга 22 установлена с возможностью перемещения в направляющих23 корпуса 16 инструментальной бабки14 и связана осью 24 с полэуном 25,который установлен с возможностьюперемещения в направляющих 26, закрепленных на платформе 10 с возмож"ностью установки от микровинта непоказан), на нужный уголк на"правлению рабочей подачи 5 стола 12совместно с инструментальной бабкой 14,Ось 0 0 упора 21 постоянно находится в воображаемом мгновенном полюсе зацепления, соответствующемобрабатываемой трохоиде, на которойрасположена в данный момент вершинаинструмента.На приводном шпинделе 17 инструментальной бабки 14 закреплена коническая шестерня 27, находящаяся взацеплении с другой конической шестерней 28, установленной на валу 29.Вал 29 инструментальной бабки 14 ивал 9 бабки 2 изделия связаны карданной передачей 30, содержащей карданы31, шлицевой вал 32 и шлицевую втулку 33. Вращение шпинделя изделия 4 осуществляется через шкив 34, жестко связанный со шпинделем изделия, от электромоторане показан 7 через клиноременную передачу. Приводной шпиндель 17 инструментальной бабки 14 получает вращение от шпинделя 4 через шестерни 6,7,8, вал 9, карданную передачу 30, вал 29, шестерни 28 и 27. Поскольку общее передаточное отношение шестерен равно 1:и, приводной шпиндель 17 инструментальной бабки 4 вращается с угловой скоростью, в и раз большей угловой скорости шпинделя изделия 4 и во встречном направлении за счет паразитной шестерни 7.7 8974до оси 0 0 упора 21 определяют извыраженияОРРгде Й - радиус окружности детали,определяющей положение плоскости вращения вершины инструмента, в моментЬ установки1 - радиус соответствующей окруж ности-сателлиту трохоиды, накоторой находится вершинаинструмента в данный момент;11 - число ветвей.Платформу 10 поворачивают на за-15 даннЬй угол д. относительно точки пересечения осей вращения детали 00 и приводного шпинделя 040 (= 90 для торцовых и с, составляет половину угла конуса для конических по верхностей).Направляющие 26 платформы 1 О устанавливают под рассчитанным углом Р относительно направляющих 13 платформы 10, совпадающих с направлением 25 . рабочей подачи 5, в плоскости платформы 10.Резец 19 подводят к детали 5 с помощью перемещения стола 12 от гидропривода по направляющим 13, глу- З 0 бина резания устанавливается перемещением инструментальной бабки 14 на столе 12 от винтовой пары. После этого происходит перемещение стола 12 с рабочей подачей 5 по направляющим 13 от гидроцилиндра. Одновременно с переключением перемещения стола 12 на рабочую подачу включается 1 вращение шпинделя 4 от электромотора через шкив 34 и далее через шестер ни 6,7,8, вал 9,карданную передачу 30, вал 29, шестерни 28 и 27 вращение передается на приводной шпиндель 17, вместе с которым осуществляет рабочее движение шпиндель 18 с за крепленным на нем резцом 19, Одновременно с рабочей подачей 5 стола 12 происходит перемещение упора 21, т.е, подача 5 воображаемого полюса заИцепления, которое он получает через тягу 22, перемещающуюся в направляю" щих 23 корпуса 16 инструментальной бабки 14 от оси 24 и ползуна 25, который движется по направляющим 26.При этом кулиса 20 совершает возвратно-поступательное движение относительно упора 21, ось 020которого постоянно находится в воображаемых полюсах зацепления, и осуществляет корректировку инструмента таким образом, что он всегда направлен по нормали к обрабатываемой поверхности.Компенсация износа резца 19 иобеспечение необходимой величиныэквидистантности осуществляется егоперемещением в инструментальном шпинделе.Таким образом, новый способ позволит осуществлять обработку сложныхтрохоидальных торцовых и коническихповерхностей,Благодаря применению предлагаемого способа и устройства повышаетсяточность и качество обработки, атакже снижается износ обрабатывающего инструмента. Значительно увеличивается также срок службы режущегоинструмента,Формула изобретения1. Способ обработки резанием трохоидальных поверхностей, включающий согласованные вращения заготовки и режущего инструмента, рабочую подачу инструмента,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности обработки за счет обеспечения нормального положения инструмента в каждой точке обрабатываемой поверхности, одновременно с рабочей подачей инструмента смещают полюс зацепления в направлении,.перпендикулярном рабочей подаче.2, Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее бабку изделия, стол, несущий инструментальную бабку, инструментальный шпиндель, с жестко закрепленной кулисой, связывающей его с упором, установленным в полюсе зацепления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности обработки, снабжено поворотной платформой с ползуном, на котором расположен стол, а инструментальная бабка выполнена с направляющими, в которых расположена введенная в устройство тяга с упором, шарнирно связанная с ползуном.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 459310, кл. В 23 В 5/36, 1975. 2, Авторское свидетельство СССР У 498098, кл, В 23 В 5/24, 1976Составитель И,АгабабовРедактор П,Алексеенко Техред А.Бабинец Корректор А.ДзяткоЗаказ 11816(15 Тираж 1150 Поднисное ВИИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, у, Проектная, 4