Способ обработки эллипсных поверхностей и устройство для его осуществления

(71) Новгородский и итехнический стиоит аш ЫХ. ЛЯ обра обра сных а = аГСЗа щения о ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВедОмстВО сссР(72) В.Н,Емельянов (56) Справочник технолога-машиностр ля. Под ред.А.Г,Косиловой, т,1, - М,: М ностроение, 1985, стр.231, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЭЛЛИПС ПОВЕРХНОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО,Е ГО ОСУ ЩЕ СТВЛ Е Н И Я (57) Изобретение относится к механо ботке и может быть использовано для ботки простых и сложных эллип Изобретение относится к механообработке и может быть использовано для обработки как простых эллипсных поверхностей,так и сложных - состоящих из совокупностиэллипсоидов вращения и эллипсных канавок с различными параметрами.Цель изобретения - оасширение технологических возможностей и уменьшениесебестоимости обработки,вУказанные цели достигаются тем, что,обрабатываемой детали сообщают враще. ние, а вершине режущего инструмента - .движение подачи по эллипсной траектории,Последнюю располагают в плоскости; проходящей через ось обрабатываемой детали.При этом инструмент устанавливают в резцовой головке. Ось вращения головки располагают под непрямым углом к осиобрабатываемой детали, Головке сообщаютперемещение вдоль ее оси и одновременноевращение вокруг ее оси (движение круговойподачи). Скорость осевого перемещения резцовой головки ч определяют по выражению поверхностей, Цель изобретения - расши-. рение технологических возможностей, Резец устанавливают в резцовую головку (РГ), ось ее вращения располагают под непрямым углом к оси обрабатываемого вала. РГ сообщают вращение вокруг ее оси и одновременно .согласованное перемещение вдоль ее оси. РГ установлена в подшипниках с воэможностью вращения и одновременного осевого перемещения Щуп и резец установлены в РГ с возможностью радиальной регулировки. Их вершины расположены в одной радиальной плоскости РГ и равно- удалены от ее оси. Рабочая поверхность копира - плоская, 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил. ч=г в сФда зп р, (1 где г - расстояние от вершины инструмента до оси вращения головки - малая полуось эллипсаи - угловая скорость головки;а- угол между осями вращения головки и обрабатываемой детали;р - угол поворота головки от ее исходного положения,При обработке эллипсной канавки угол между осями вращения головки и обрабатываемой детали а определяют по выраже - глубина эллипсной канав - ширина ее,ри обработке эллипсоидаа определяют по выражени(3) где г - расстояние от вершины инструментадо оси вращения головки - малая полуосьэллипсоида вращения;В - большая полуось эллипсоида,Указанные цели достигаются также тем,что устройство включает в себя резцедержку с установленным в ней инструментом икопир, к рабочей поверхности которого поджат щуп,.Резцедержка выполнена в видерезцовой головки, которая установлена вподшипниках с возможностью ее вращенияи одновременно осевого перемещения.Щуп и инструмент установлены в головке своэможностью регулировки их положения врадиальном направлении. Вершины щупа иинструмента расположены в одной радиальной плоскости резцовой головки и равноудалены от ее оси. Рабочая поверхностькопира выполнена плоской,При обработке эллипсной канавки вершина инструмента должна быть направленаот оси вращения резцовой головки "наружу".При обработке эллипсоида вращениявершина инструмента должна быть направ. лена к оси вращения резцовой головки.Таким образом, способ имеет следующие отличительные признаки: ось вращения резцовой головки (РГ) устанавливаютпод непрямым углом а к оси обрабатываемой детали; рг сообщают одновременно перемещение вдоль и вокруг ее оси; скоростидвижений РГ по п.2 согласовывают по уравнению (1); угол а подсчитывают по уравнению (2); угол а подсчитывают по уравнению(3), РГ установлена с возможностью ее вращения и одновременно осевого перемещения; щуп и инструмент установлены в РГ свозможностью регулировки в радиальномнаправлении; вершины щупа и инструментарасположены в одной плоскости и равноудалены от оси РГ; рабочая поверхность копира - плоская.На фиг.1 показан разрез устройства дляобработки эллипсных канавок по оси резцовой головки (РГ); на фиг.2 - вид В по фиг.1;на фиг.З - разрез Б-Б по фиг.1; на фиг.4,5 -расчетные схемы для вывода формулы(2); нафиг.6 - несимметричная эллипсная канавка;на фиг.7 - разрез устройства для обработкиэллипсоидов вращения по оси РГ; на фиг.8- разрез Г-Г по фиг,7; на фиг.9 - разрез Г-Гпо фиг.7 (вариант обработки несимметричного эллипсоида).Для облегчения описания сущностиспособа дадим вначале описание принци 20 Устройство устанавливают на суппортестанка токарного типа так, чтобы плоскость А щупа 3 была параллельна оси обрабатываемой детали 8. а вершина резца 5 лежала в плоскости, параллельной плоскости А и про ходящей через ось детали 8. Из фиг.1 видно,(7) 1.5 10 15 30 35 40 45 50 пиальной конструкторской схемы устройства для его реализации (по пп,4,5 формулы изобретения). Оно включает в себя резцовую головку 1 (фиг.1), установленную в подшипниках 2 с возможностью поворота вокруг оси 0 - 0 и одновременного перемещения вдоль этой оси, Подшипники 2 и копир 3 с рабочей плоскостью А установлены в . корпусе устройства (на фиг. не показан). В оправке 1 установлены е одной радиальной плоскости щуп 4 и резец 5, вершина которого направлена от оси 0-0 "наружу". Вершины щупа 4 и резца 5 равноудалены от оси 0-0, Предусмотрена, возможность регулировки их положения в радиальном направлении (на фиг. не показано); Пружина 6 постоянно поджимает вершину щупа 4 к рабочей плоскостиА копира 3. На головке 1 закреплена рукоятка 7. где Ь - расстояние между вершинами щупа и резца.Устанавливают вершины режущего инструмента 5 и щупа 4 на расстоянии г от оси вращения 0-0 РГ 1. Это расстояние равно малой полуоси эллипса,Угол а рассчитывают по формуле(2), Ее вывод дан ниже,Обрабатываемой детали 8 сообщают вращение. С помощью рукоятки 7 поворачивают РГ 1 из положения 1(фиг.2,3) в положение И и далее - в положение 1 И. Вершина резца 5 будет перемещаться в плоскости, параллельной плоскости А и проходящей через ось обрабатываемой детали, и описывать траекторию симметричного эллипса (фиг,З), полуоси г и В которого находятся в соотношении (3),При обработке канавки за несколько рабочих ходов периодически осуществляют поперечную подачу РГ на деталь,Из фиг.2 имеем р=г=г - г сов у= г(1 - соз у )(1 е С учетом выражени шем уравнение (13) в ви о с/2 = чг - хП р и м е р 2. Необнесимметричную эллип навку (фиг,6) с парамет мм, Ь 1=30 мм, Ь 2 = 40 мм 5 По формуле(2) опре одимо обработатьную кольцевую каами; 0=50 мм, а=7= /2 аг аф еляем угль 1= 57 47 а 2=39(14), Вначале устанавливаем угол а 1 и обра 40 батываем левую зону по фиг.6, Затем устаичину с: навливаем угол а;,) и обрабатываем правуюзону эллипсной кольцевой канавки.На фиг.7, 8 показана принципиальнаяконструктивная схема устройства для обра 45 ботки эллипсоида вращения (по п.п.4,6 формулы изобретения). Его конструкция идентична конструкции вышеописанного устройства по фиг,2. Отличие состоит в том, что РГ 1 выполнена. изогнутой, В этом изгиепишем 50 бе установлен резец 5, вершина которогонаправлена к оси 0-0 РГ 1.Вершину резца 5 и щупа 4 устанавливают на расстоянии г от оси 0-0, которое дол- (17)жно быть равно малой полуоси эллипсоида,55 Угол рассчитывают по уравнению (3) (п.З угол а, формулы изобретения). Обрабатываемойдетали 8 сообщают. вращение. С помощью рукоятки 7 поворачивают оправку 1 вокруг оси 0-0 из положения(фиг.8) в положениеи далее - в положение . Вершина резца(15) паЕЕ ОЕ жения (15)е С учетом выравнение (16) в в, для реализаци лы изобретения ь.резцовую голо Из выражения получаем формулу Таким образом ба по пп.1,2 форму димо испольэоват.-г яд а (1-соз у (8) Осевая скорост будет равна первойпроизводной . по времени с Взяв эту производную, получаем уравнение (1):о где в- угловая скорость, она равна где и - частота вращения РГ 1 вокруг ее оси. Рассмотрим АВО на фиг.4 В нем АВ=х=г-а (11) вращения РГ устанавливают под непрямым углом а к оси обрабатываемой детали (если угол ло а =90, то на детали будет формиро ваться радиусная канавка). Угол а подсчитывают по уравнению (2), РГ сообщают одновременное движение: перемещение вдоль ее оси и вращение вокруг этой же оси.Скорости этих движений должны быть со гласованы по уравнению (1). В этом случаевершина инструмента будет описывать эллипс, лежащий в плоскости. Эту плоскость размещают так, чтобы она проходила через ось обрабатываемой детали.15 Описанный способ можно реализоватьс помощью различных конструкций при использовании инструмента в четко выраженной вершиной: проходного резца, алмазного выглаживателя, шарикового накатника и т.п. П р и м е р 1. Необходимо обработать эллипсную кольцевую канавку с параметрами (фиг.З): 0=50 мм. а=7 мм, Ь=ЗО мм.По формуле (2) определяем угол а 1:5 (вместе с вершиной щупа 4) будет перемещаться в плоскости, параллельной плоскостиА, и описывать в ней траекторию симметричного эллипса,При обработке несимметричногО эллипса обрабатывают сначала одну его часть,установив угол а 1, (фиг,9), а затем - другую,установив угол а.Устройство легко и быстро перенастраивается на обработку эллипсоида с новыми 10параметрами;1, Вершины щупа 4 и резца 5 устанавливают от оси 0-0 на расстоянии г, равноммалой полуоси эллипсоида,2. Устанавливают угол а по выражению (3),Вместо резца 5 может быть установлендругой инструмент с четко выраженной вершиной, например, выглаживатель, или шариковый накатник. 20Таким образом, предложенные способи устройство имеют следующие преимущества перед прототипом: универсальность(широкие технологические возможности).Это ведет к уменьшению сроков подготовки 25производства и себестоимости детали. Это,ведет к возможности его использования в. единичном и мелкосерийном производстве.30Фо рмул а и зоб рете н ия 1. Способ обработки эллипсных поверхностей, включающий вращение заготовки и . подачу инструмента, при этом вершине ин струмента задают эллипсную траекторию движения, расположенную в плоскости, проходящей через ось обрабатываемой детали; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических, возможно стей и снижения себестоимости обработки, используют инструмент, установленный в резцовой головке, ось вращения которой расположена под непрямым углом к оси заготовки, при этом головке сообщают осевое 45 перемещение и одновременное вращение вокруг оси, причем скорость ч, осевого перемещения резцовой головки определяют по зависимости50ч=г в сСц а яп ср где г- расстояние от вершины инструмента, до оси вращения головки;о) - угловая скорость головки:а- угол между осями вращения головки и заготовкир - угол поворота головки от ее исход- наго положения,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что угол между осями вращения головки и заготовки определяют по зависимости2 а г - аа=агсзпгде а - глубина эллипсной канавки:Ь - ширина эллипсной канавки, 3. Способпоп 1,отличающийся тем, что угол между осями вращения головки и заготовки определяют по зависимостиа= агсзп г(В,где г - расстояние от вершины инструмента до оси вращения головки, равное малой полуоси эллипсоидэ вращения;В - большая полуось эллипсоида вращения.4. Устройство для обработки эллипсных поверхностей, содержащее резцедержатель с установленным в нем инструментом, щуп, связанный с резцедержателем и предназначенный для постоянного взаимодействия с рабочей поверхностью копира, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и снижения себестоимости обработки, резцедержатель выполнен в виде резцовой головки, установленной в подшипниках с возможностью вращения и осевого перемещения, при этом щуп и инструмент установлены на головке с возможностью регулировки их положения, а вершины щупа и инструмента расположены в одной плоскости и равноудалены от оси головки, причем рабочая поверхность копира выполнена плоской,5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вершина инструмента направлена от оси вращения резцовой головки,6. Устройство по п.4, о т л и ч а е щ е ес я тем, что вершина инструмента направлена к оси вращения резцовой головки, 1816533.Г аз 1695 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5