Способ расточки глубоких отверстий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК аи 15/00 В 23 В 35/ Д 1 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ПИСАН АВТОРСКОМ ОБРЕТЕН Рф 22 подача оборот где Я - продольна та эа одинструментноситель ки;кривой дикуляроси вращеС.Л.фреэин итехническ но вращен радиус-ве в плоскос ной геоме загот тор то.952.5(088.8)Авторское свидетельство ССС е Ф 1897637/08,В 35/00, 1973. перпеической 56) 1. о заявк л. В 23 ия заготовки; 1, - расстояние от,вершины .резцадо внешней опоры расточнойоправки;- коэффициент переменностиамплитуды,я обеспечения требуемого кручеоси отверстия несинхронными к сительному вращению обрабатываедетали с периодичностью, отличаюя от оборотов относительного ее ения на величину(54)(57) 1. СПОСОБ РАСТОЧКИ ГЛУБОКИКОТВЕРСТИЙ в условиях вращения обрабатываемой детали или инструмента,а также при их одновременном вращении, при котором осуществляют изменение направления оси растачиваемого отверстия посредством сообщениярезцу поперечных перемещений в основной плоскости, непрерывно изменяющихся по мере относительного поворота обрабатываемой детали, от -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью обеспечения обработки отверстия с осью заданной формы в видепространственной кривой, поперечныеперемещения резца выполняют переменными по амплитуде, определяемойкривизной оси и равной по величине и м 611:Ф " 1 Р,- горчисло относительныхзаготовки; 6 орото е О аготовки относите етрической оси ее о г ращения.(71) Волгоградский пинститут ВИДЕТЕЛЬСТВУ гол наклона проекции кривой а плоскость осевого сечения588708 2. Способ ло п. 1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что с целью направления оси отверстия по дуге винтовой линии, приближенно заменяющей малый отрезок дуги пространственной кривой, перемещения резцу сообщают с коэфИзобретение относится к областимеханической обработки и может бытьиспользовано при расточке глубокихотверстий с криволинейной осью,Методы и устройства для обработки глубоких отверстий с управлениемнаправлением оси отверстия мало известны. Известен способ расточкиглубоких отверстий, которым обеспечивается расточка прямолинейных отверстий с коррекцией направленияобрабатываемой поверхности Г 1 1. Способ основан на том, что с цельюосуществления коррекции оси отверстия в любом направлении с сохранением круговой ее Формы, резцу сообщают поперечные перемещения в основной. плоскости, непрерывно изменяющиесяпо мере поворота обрабатываемойдетали. 20Величина этих перемещений пропорциональна проекции на основную плоскость смещения центра сечения, вкотором в данный момент происходитрезание, от заданного направления . 25оси отверстия, а направление этихсмещений принимается противоположнымуказанной проекции. Описанным способом обеспечивается смещение обрабатываемой поверхности в радиальном зонаправлении за один оборот обрабатываемой детали на величину, определяемую коэффициентом коррекции,допуском на диаметр растачиваемогоотверстия, продольной подачей инструмента за один оборот заготовки,углом отклонения сечения, в которомв данный момент происходит резание,от перпендикуляра к геометрическойоси вращения. 40Указанный 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. 1Целью изобретения является осуществление обработки отверстий с осью заданной Формы в виде пространственной кривой, как в условиях вра. щенйя 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 величинегс д гЬ -ргде Я - продольная подача инструмента за один оборот относительного вращения заготовки;- радиус-вектор точки кривойв плоскости, перпендикулярной геометрической оси вращения заготовки;- расстояние от вершины резцадо внешней опоры расточнойоправки;Ко 1 - коэффициент переменностиамплитуды.Для обеспечения требуемого кручения оси отверстия перемещения инструменту сообщают несинхронными к относительному вращению обрабатываемой детали с периодичностью, отличающейся от оборотов относительного ее вращения, на величинулп=ф "р1 Г,ществляется с помощью программно-регулирующего устройства 9. Для регули. й . рования величины сообщаемых смещенийпривод 5 снабжен дополнительным механизмом 10, управляемым блоком 11 программно-регулирующего устройства. я Нетрудно видеть, что при сохранении смещения оси растачиваемого отверстия на расстоянииот геометрической оси 00 относительного враще" ния обрабатываемой детали через один ее оборот при подаче Я мм/об вершина резца из положения 1 должна сместиться в положение 11. Для обеспечения расточки параллельно оси 00 чтобы резец сместился в положение 111, расточную головку необходимо сместить на величину 20 а=Каа(1 2 где О - число относительных оборотозаготовки;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 оси 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 у с геометрической оси 00 вращения обробатываемой детали. Расточная .головка 2, несущая резец 3, направляется по поверхности отверстияопорными планками 4, Поперечные смещения резца в основной плоскости, непрерыв но изменяющиеся по мере поворота обрабатываемой детали, осуществляют,ся с помощью механизма, расположенного 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 соедине" ние штанги 7 расточной оправки с бабкой 6 осуществляется с помощью шарнира 8. управление приводом 5 периодичности смещения резца осуа:с(,а Ь, мм )Р(2 уйКак 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 эапи. шется, как где К - коэффициент переменности 35 амплитуды, принимаемыйравным единице в случаесохранения величины удаления оси растачиваемого отверстия от геометрической дооси вращения детали;ш 1 - при необходимости увеличения этого расстояния иК1 - в случае его уменьшения.Направление отверстия по спиралиобеспечивается за счет несинхронности сообщаемых резцу поперечных перемещений к относительному вращениюобрабатываемой детали. Если перемещения резцу будут сообщаться чаще,с опережением вращения детали, тоспираль будет направлена в сторону,противопбложную направления) вращения детали, и наоборот, при отставании перемещений резца - в сторону,совпадающую с направлением вращениядетали.Примем во внимание, что опереже)ние или отставание перемещений резна от относительных оборотов обрабать(ваемойцетали за один оборотпоследней при угле наклона ф - (проекции кривой на плоскость осевогосечения обрабатываемой детали к 5геометрической оси ее. вращения)составит в долях этого оборота 52 Тр фв Р 10(Следовательно, разность в периодичности перемещений резца и относи-, тельных оборотов обрабатываемой детали составит 5 пЙО =1- где(3) 45 В правой части детали ось отверстия выполнена в виде цилиндрической винтовой линии - 1 - 1 в 2 -2 - 3, огибающей направляющий цилиндр циаметром 2 г, 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 2 гн (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 20вращения детали, и минус - в сторонуее вращения,Изменением периодичности перемещений резца в основной плоскости относительно вращения обрабатываемой 25детали (их опережением или отставанием) обеспечивается регулированиемвеличины угла наклона спирали 5, авместе с тем и ее кручение. Изменением величины сообщаемых резцу по- З 0перечных смещений регулируется кривизна оси. При К, ) 1 кривизнаувеличивается, при Кс ( 1 кривизнауменьшается.Пример конкретного примененияспособа - обработка представленнойна фиг. 2 детали с продольным отверстием, ось которого имеет криволинейную форму (условно считается деталь прозрачной, что позволяет ви- . 40деть форму отверстия). При этом подосью 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, вкоторую цилиндрическая спираль осиправой 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 00участки внутренней поверхноСти (нафиг. 7 вид слева) проектируются вплоскую спираль, вписанную в кольцевой просвет между контуром отверстия и окружностью направляющего цилиндра диаметром 2(" правой стороныотверстия,Следует отметить, что для облегчения обработки отверстия рассмотренного вида перед его растачиванием целесообразно предварительнопросверлить в заготовке осевое отерстие диаметром 21.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 23( равРно шагу винтовой линии, При обработке отверстия на правой стороне детали на участках оси отверстия1-1 -3 размах колебаний резца4 постоянен и коэффициент переменности амплитуды К = 1; кривизна и кручение кривой (оси отверстия) постоянны. При обработке левой части отверстия необходимо непрерывно изменятьразмах колебаний резца а и за счетнепрерывного изменения радиуса кривизны , и за счет изменения коэффициента переменности амплитуды К ,который будет изменяться, оставаясьпо величине большим единицы ( К ) 1)при этом кривизна и кручение кривойнепрерывно 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 фозначена на фиг. 2 через 1 - 2 и 2( - 3 и имеет угол наклона винтовой линии /5 . Как показано на фиг. 9 при радиусе Р направляющего цилиндра, огибаемого осью - винтовой линией, свободное размещение588708 шОганги 7 расточной ,оправки в отверстии обеспечивается при перекрытии спиральных витков направляющим отверстием с радиусом Найденные значения амплитуды по- .перечных колебаний резца и разностив периодичности поперечных его перемещений и оборотов обрабатываемой 5 детали непрерывно поддерживаются впериод обработки участков отверстияс осью в виде цилиндрической винтовой линии.Если шаг цилиндрической винтовой 10 линии должен быть изменен и онадолжна пройти под другим углом наклона, как показано на фиг. 2 (переход винтовой линии на участке,обозначенном через 2 - 01 - 2 , в лия15 нию о - 2 ), то разность в периодичности ЬЬ следует соответственноизменить по величине.П р и м е р 2, Растачивание левой части отверстия по фиг. 2 с осью 20 в виде конической винтовой линии,В дополнение к вышеперечисленнымрасчетным данным примем: длина конуса, сгибаемого винтовой линией,== 300 мм; половина угла при вершине30конуса о( =асс - , откуда Фс( =30,0= 0,1.Амплитуда с 1 поперечных деремещений резца с каждым оборотом обрабатываемой детали буд т изменяться.По величине она будет определятьсясуммой д"н="+г= 40+дс 1,где бр выражается зависимостью (1)по условиям сохранения величины р уда.ления оси отверстия от оси вращения обрабатываемой детали,как это имеломесто в правой части отверстия, приэтом, учитывая непрерывное изменениес каждым оборотом заготовки, имеем Разность в периодичности,поперечньм перемещений резца и оборотов об 45 рабатываемой детали по формуле (3) гОЪ2 2 Оь иОд 5 100 г иг о2 УГр ь2 Т 30 Ъ0,265 об/мин.50Следовательно, если поперечные перемещения резцу сообщаются вращающий- . ся элементом, то его угловая скорость изменится с величины или в общем виде1-1иг г(здесь я, = г, = г - 5 Фа, ри ЯЫ,р =г - ( 1- 1)кк 5 ф с(,где д - диаметр штанги расточнойоправки.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 усло 7виям их одновременного вращения.П р и м е р 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 отве)стия), 2 р = 2 Г = 60 мм, угол наклона винтовой ли-,о нии р = 45 , расстояние от вершины резца до места шарнирного закрепления штанги расточной оправки на стеблевой бабке Ь = 2500 об/мин, число оборотов обрабатываемой детали н = 100 об/мин.Растачивание правой части отверстия осуществляем с постоянной амплитудой поперечных колебаний резца, определяемой зависимостью (1);-и -- .и и - ии - .О г уг15 ОО -ЗО0,006 мм,ы= 2 Уп = 2 л 100 = 628 /с до значения щ = 2 У (и +йь )= 27 100, 265 = 629, 7/с и будет постоянной. го Р02 2 О 1 2 2 2 2 где 1 - порядковый номер оборота обрабатываемой детали, отсчиты10В детали по фиг, 2 шаг винтовой Флинии по всей длине отверстия принят одинаковым. Следовательно 588708 2 й 2 лг-ор еРилисрьФУ Г -1 Коэффициент переменности амплитулы поперечных перемещений резца находим совместным решением равенств 1 О Тогда и ( Кс 4% сЬаХ "=1+ =1С 1С 1о Оо 051до,и ет роизводим и МИН 4= 0,006 0,00 ри 30 Оо 050 = 0 мм 1 1 9420о п 2 щ 100,268 + 0,269100, 537 об/мин 211 100,537 = 631,4 1 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 осущест вляется 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 фО О 0,005 мм 50 = 0,055 ммца и обор примем во висимость перемещен совместно учением, в частности, с участками 9ваемый от начала образования конуса)оМ - постоянная составляющая амплитуды, определяемая конусностью,Ь 01 = 5 Ф ю = О, 5 г О, 1 = О, 05 мм. , ойо 50: ,о0,005ределении разности в периопоперечных перемещний резотов обрабатываемой детали внимание функциональную за ее от амплитуды поперечных ий резца. Поэтому решаемравенства (2) и (3):11 588708 .12приближенно замененными дугами ци- замкнутых круговых поверхностей линдрических винтовых линий, что яв- прессформ, штампов, направляющих ляется совершенно новым и впервые поверхностей в мощных шариковых винрешается данным изобретением. товык соединениях, направляющих канаИзобретение может быть широко ис-лов гидромашин,насосов и в других сиспользовано для обработки сложных темах энергетического машиностроения,588708 г.8 актор Е.Зубиетова Техред В.Далекорей ректор А. Тяск Заказ 239513 113 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект 4 Тираж 76 НИИПИ Государств по делам изобре 35, Москва, Ж7 Подписноеенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4/5