close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9765

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 9765
(13) C1
(19)
B 23C 3/00
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПАЗОВ НА ТОРЦЕ ЗАГОТОВКИ
(21) Номер заявки: a 20040988
(22) 2004.10.26
(43) 2006.04.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Полоцкий государственный университет" (BY)
(72) Авторы: Данилов Виктор Алексеевич; Киселев Руслан Анатольевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Полоцкий государственный
университет" (BY)
(56) SU 1155374 A, 1985.
BY a20010177, 2002.
BY 6063 C1, 2004.
BY a20000916, 2002.
RU 2207223 C2, 2003.
SU 1798056 A1, 1993.
SU 1798055 A1, 1993.
EP 0151044 A2, 1985.
BY 9765 C1 2007.10.30
(57)
Способ обработки пазов на торце заготовки, при котором заготовке и инструменту сообщают согласованные вращательные движения вокруг скрещивающихся осей и относительное движение подачи вдоль оси вращения заготовки, отличающийся тем, что
режущие элементы инструмента располагают по окружности в угловом секторе, не превышающем половины дуги окружности, ось вращения инструмента устанавливают с эксцентриситетом относительно его геометрической оси, а инструмент располагают с
наклоном к его оси вращения, причем угол наклона ρ определяют из выражения:
Фиг. 1
BY 9765 C1 2007.10.30



δ


R СР  cos λtg λ +  − sin λ  
2
1

 ,

ρ =  π − arcsin

(R − e)
2






где R - радиус инструмента;
RCP - средний радиус расположения пазов;
δ - угловой шаг расположения пазов;
λ - угол установки инструмента относительно заготовки,
R CR
λ = arcsin
,
m ( R + e ) sin ρ
где m - число формируемых пазов;
e - эксцентриситет установки инструмента,
S − R − R cos (2ρ)
e=
,
1 − cos(2ρ)
где S - величина подачи инструмента за один оборот заготовки, а угол скрещивания оси
вращения инструмента и оси заготовки устанавливают равным углу наклона инструмента
к оси его вращения.
Изобретение относится к области обработки резанием и найдет применение в машиностроении при изготовлении различных деталей с пазами на торцах, например роторов,
крыльчаток и т.п.
Известен способ обработки пазов [1], основанный на том, что периодически, после обработки каждого паза и выхода фрезы из него, заготовку поворачивают на необходимый
угол и обрабатывают следующий паз.
Недостатком этого способа является то, что из-за дискретности процесса деления снижается точность обработки. Кроме того, последовательное выполнение процессов обработки и деления (переход к следующему пазу) удлиняет время обработки детали и,
следовательно, отрицательно влияет на производительность.
Известен способ обработки пазов на торцах деталей [2], согласно которому заготовке
и резцовой головке сообщают согласованные вращательные движения вокруг скрещивающихся под прямым углом осей, при этом резцовую головку устанавливают на среднем
радиусе расположения пазов со смещением относительно оси вращения заготовки. Для
получения пазов заданной глубины резцовой головке сообщают также движение врезания
вдоль оси вращения заготовки.
Недостатком известного способа является то, что паз формируется последовательно за
множественное число оборотов заготовки, и следовательно способ обладает пониженной
производительностью.
Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка, т.е.
повышение производительности обработки.
Указанная задача решается за счет того, что заготовке и инструменту сообщают согласованные вращательные движения вокруг скрещивающихся осей и относительное движение подачи вдоль оси вращения заготовки, режущие элементы инструмента располагают
по окружности в угловом секторе, не превышающем половины дуги окружности, ось вращения инструмента устанавливают с эксцентриситетом относительно его геометрической
оси, а инструмент располагают с наклоном к его оси вращения, причем угол наклона ρ определяют из выражения:
2
BY 9765 C1 2007.10.30



δ


R CP  cos λtg λ +  − sin λ  
2
1

 ,

ρ =  π − arcsin

( R − e)
2






где R - радиус инструмента;
RCP - средний радиус расположения пазов;
δ - угловой шаг расположения пазов;
λ - угол установки инструмента относительно заготовки,
R CP
λ = arcsin
;
m(R + e) sin ρ
где m - число формируемых пазов;
e - эксцентриситет установки инструмента,
S − R − R cos(2ρ)
e=
;
1 − cos(2ρ)
где S - величина подачи инструмента за один оборот заготовки, а угол скрещивания осей
инструмента и заготовки устанавливают равным углу ρ.
Заявляемый способ отличается тем, что благодаря наличию наклона инструмента относительно оси его вращения создается винтовое расположение режущих элементов, а установка инструмента с эксцентриситетом относительно оси вращения обеспечивает
возможность обработки каждого паза за один оборот инструмента.
Отличительные признаки предлагаемого способа обеспечивают получение технического результата в виде возможности управления глубиной снимаемого припуска за один
оборот инструмента. Благодаря этому способ обладает по сравнению с прототипом более
высокой производительностью.
Сущность изобретения поясняется чертежом, содержащим 5 фигур.
На фиг. 1 показана схема обработки плоского зубчатого контура; на фиг. 2 - схема установки инструмента относительно заготовки; на фиг. 3 - схема определения линейного
шага расположения пазов; на фиг. 4 - обрабатываемая заготовка; на фиг. 5 - разрез по
фиг. 4.
Обработку пазов на торце заготовки 1 (фиг. 1, 2) осуществляют инструментом 2. Плоскость вращения последнего режущего элемента сектора устанавливают на определенном
расстоянии h от оси вращения заготовки, а расстояние между осями инструмента и заготовки задают равным H. Данные параметры рассчитывают в последнюю очередь по формулам:
(1)
h = RCPsinλ
(2)
H = RCPcosλ.
В процессе обработки заготовке 1 и инструменту 2 сообщают согласованные вращательные движения B1 и В2 соответственно с частотами n1 и n2. Отношение частот n2 и n1
задают равным числу обрабатываемых пазов:
n
i = 2 = m,
(3)
n1
где n1 - частота вращения заготовки;
n2 - частота вращения инструмента;
m - число обрабатываемых пазов.
Инструмент устанавливают под углом ρ к оси его вращения, который определяется из
уравнения:
3
BY 9765 C1 2007.10.30



δ


R CP  cos λtg λ +  − sin λ  
2
1

 ,

ρ =  π − arcsin
(4)

( R − e)
2






где R - радиус инструмента;
RCP - средний радиус расположения пазов;
δ - угловой шаг расположения пазов;
λ - угол установки инструмента относительно заготовки
R CP
λ = arcsin
;
(5)
m(R + e) sin ρ
m - число формируемых пазов;
e - эксцентриситет установки инструмента
S − R − R cos(2ρ)
e=
;
(6)
1 − cos(2ρ)
S - величина подачи инструмента за один оборот заготовки.
Уравнение (4) получено следующим образом. Согласно фиг. 3 половина линейного
шага T/ расположения пазов от точки контакта последнего режущего элемента с зубчатым
сектором определяется из равенства:


δ

T / = R CP  cos λtg λ +  − sin λ .
(7)
2



Расстояние между положениями первого и последнего режущих элементов сектора в
проекции на плоскость, перпендикулярной оси вращения заготовки, из фиг. 1 определяется по формуле:
(8)
T/ = (R - e)sin(2ρ).
Приравнивая правые части равенств (7) и (8), получаем:


δ

R CP  cos λtg λ +  − sin λ  = (R − e) sin(2ρ),
(9)
2



проведя преобразования, выводим зависимость (4).
Так как последний режущий элемент сектора является профилирующим, то для него
необходимо обеспечить направление относительной скорости резания вдоль паза, что
осуществляется за счет установки инструмента относительно заготовки под углом λ, величину которого рассчитывают по уравнению (5).
Для обеспечения требуемой ориентации профилирующего резца угол ε скрещивания
осей инструмента и заготовки устанавливают равным углу ρ наклона инструмента.
Для получения заданной глубины пазов инструменту сообщают поступательное перемещение П3 вдоль оси вращения заготовки (движение врезания) величиной S за один оборот заготовки. Из фиг. 1 следует, что разность высот F между первым и последним
режущим элементом секторного инструмента в нижних их положениях составляет:
(10)
F = R + e + (R-e)cos(2ρ).
Так как для обеспечения возможности резания должно выполняться условие
(11)
F ≥ S,
то
(12)
S = R + e + (R - e)cos(2ρ).
Из равенства (12) следует уравнение для определения эксцентриситета установки инструмента относительно геометрической оси.
Возможен вариант обработки пазов без движения врезания (S = 0). В этом случае заготовку и инструмент устанавливают в положение, при котором обеспечивается нарезание
4
BY 9765 C1 2007.10.30
пазов на полную глубину только за счет эксцентриситета установки инструмента, величина которого определяется по формуле (6) при S = 0.
Скорость резания V при обработке предлагаемым способом равна геометрической
сумме скоростей инструмента V2 и заготовки V1 и максимальна при V1 = 0. Для этого момента
(13)
V = V2 = 2⋅π⋅R⋅n2.
Поэтому частоту вращения инструмента для заданной скорости резания определяют
по зависимости:
V
n2 ≤
.
(14)
2⋅π⋅R
Частота вращения заготовки настраивается в m раз меньше.
Пример
Обрабатываемая заготовка: диаметр внешний D = 148 мм; диаметр внутренний
d = 132 мм; средний радиус расположения пазов RCP = 70 мм; количество пазов m = 100;
угловой шаг расположения пазов σ = 3,6°; глубина пазов t = 2 мм.
Режущий инструмент: диаметр 160 мм; материал режущей части - быстрорежущая
сталь Р6М5.
Скорость резания V = 45 м/мин, подача инструмента на один оборот заготовки
S = 2 мм.
Отношение частот вращательных движений резцовой головки и заготовки согласно (3)
настраивают равным
i = m = 100.
Частота вращения инструмента для заданной скорости резания в соответствии с (14)
45 ⋅10 3
= 89,5 мин −1 .
n2 =
π ⋅ 2 ⋅ 80
Настраивают n2 = 80 мин-1; n1 = 80/100 = 0,8 мин-1.
Решая систему уравнений




3,6 


70 cos λtg λ +
 − sin λ  

2 


ρ = 1  π − arcsin 



(80 − e)
2







2 − 80 − 80 cos(2ρ)
,
e =
1 − cos(2ρ)


70
λ = arcsin
100(80 + e) sin ρ




определяем e = 0,985 мм, λ = 0,495°, ρ = 89,205°.
Находим параметры установки инструмента относительно заготовки:
h = 70sin(0,495) = 0,6 мм,
H = 70cos(0,495) = 69,9 мм.
Время обработки предлагаемого способа составит 2,5 мин, тогда как при обработке
данной детали известным способом оно равно 4,7 мин.
Таким образом, плоский зубчатый контур формируется с более высокой производительностью. Кроме того, эксцентричная установка инструмента относительно геометрической оси вращения обеспечивает плавный контакт инструмента с заготовкой, что
позволяет повысить виброустойчивость обрабатывающей системы.
5
BY 9765 C1 2007.10.30
Источники информации:
1. Малов А.Н. Механизация и автоматизация универсальных металлорежущих станков. - M.: Машиностроение, 1969. - С. 344-345.
2. А.с. СССР 1155374, МПК В 23С 3/28, опубл. 15.05.85 // Бюл. № 18.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
143 Кб
Теги
by9765, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа