СПОСОБ ВИНТОВОГО ЧЕРНОВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2009 года по МПК B23C3/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для черновой обработки сложнопрофильных фасонных поверхностей.

Наиболее близким аналогом является способ обработки фасонных вогнутых поверхностей с изменяющимся профилем [1], который осуществляют инструментом в виде тела вращения с тороидальной производящей поверхностью, которому сообщают два одновременных поступательных нелинейно-согласованных движения формообразования и возвратно-вращательное движение подачи. Поступательное движение подачи осуществляют перпендикулярно и параллельно базисной плоскости заготовки и нелинейно согласуют с возвратно-вращательным движением подачи, выполненным в базисной плоскости, для периодического касания инструментом обрабатываемой поверхности одновременно в двух точках, расположенных на противоположенных сторонах профиля, причем в моменты касания противоположенных сторон профиля возвратно-вращательное движение подачи реверсируют. Однако этот способ не может быть использован для черновой обработки фасонных поверхностей, поскольку не установлены соотношения между поступательным движением подачи S_Y, возвратно-вращательным движением подачи ω_Y и главным движением инструмента ω_V, которые определяют максимальную производительность процесса, требуемую для черновой обработки.

Способ винтового чернового фрезерования фасонных поверхностей, включающий использование инструмента с тороидальной производящей поверхностью, которому сообщают три одновременных движения подачи, два из которых, поступательные, осуществляют нормально и параллельно к базисной плоскости и согласуют с возвратно-вращательным движением подачи в базисной плоскости для периодического касания инструментом обрабатываемой поверхности одновременно в двух точках на противоположенных сторонах профиля, причем в моменты касания возвратно-вращательное движение реверсируют. Для повышения производительности при черновой обработке возвратно-вращательное движение подачи ω_Y(n_Y), главное движение фрезы ω_V(n_V) и движение подачи S_Y, нормальное к базисной плоскости, устанавливают со следующими соотношениями:

S_Y=S_YЗ·Z·2π·ω_V=4π·t·ω_Y,

где:

Z - число зубьев дисковой радиусной фрезы;

S_З - максимальное значение подачи на зуб при черновой обработке, мм/зуб;

R_X - максимальное расстояние от оси OY, мм;

S_YЗ - подача на зуб стола станка вдоль оси OY, мм/зуб;

S_Y - подача стола станка вдоль оси OY, мм/мин;

t - максимальная возможная глубина резания для фасонной фрезы, полукруглого профиля t=(0,8...0,9)r, мм;

r - радиус тороидального участка профиля инструмента, мм;

n_Y - число оборотов стола станка вдоль оси OY, об/мин;

n_V - число оборотов шпинделя, об/мин;

ω_V=2π·n_V, рад/мин;

ω_Y=2πωn_Y, рад/мин.

Предлагаемый способ позволяет вести высокопроизводительную черновую обработку за счет определенного соотношения между величинами формообразующих движений.

На фиг.1 изображена схема черновой обработки линзообразного участка поверхности, на фиг.2 - схема обработки участка профиля у дна канавки, на фиг.3 - профиль единичного срезаемого слоя.

Обработку производят на четырех координатных станках с ЧПУ, фрезерных или шлифованных, с непрерывно осуществленным вращательным движением стола с заготовкой, имеющей заданный профиль 1 (фиг.1) Инструменту сообщают главное движение ω_v, подводят до касания с заготовкой в точке, равноудаленной от противоположенных сторон профиля, после этого инструменту задают два движения подачи S_Y вдоль оси OY и ω_Y вокруг оси OY. В результате вырабатывается припуск линзообразной формы до касания инструментом противоположенных сторон профиля в точках М и М^'. Далее инструменту сообщают дополнительное движение подачи S_z, (фиг.2), причем его согласуют с двумя движениями S_y и ω_Y таким образом, чтобы инструмент периодически касался одновременно двух противоположенных сторон профиля (в точках M₁ и M^' ₁), а в моменты касания возвратно-вращательное движение подачи ω_Y реверсируют. Таким образом, инструмент, совершая возвратно-вращательное движение подачи вокруг оси OY от одной до другой стороны профиля и постоянно опускаясь к дну канавки по оси OY до точки В, имеющий радиус профиля r_п, полностью обрабатывает профиль в данном сечении. Для обеспечения построчной подачи в конце прохода инструменту сообщают два дискретных перемещения вдоль осей OZ и OX - δz₁ и δх₁ (фиг.1). Предложенный метод расширяет технологические возможности применения универсального инструмента с тороидальной производящей поверхностью, а также повышает производительность процесса за счет того, что позволяет обработку полного припуска осуществлять за половину оборота фрезы вокруг оси OY, т.к. обработка ведется одновременно двумя сторонами инструмента с одной стороны методом попутного, а с другой - встречного фрезерования.

Так как за один оборот инструмента вокруг оси OZ его режущая кромка перемещается на угол ϕ_Z, равный 2π радиан, за это же время τ вокруг оси OY инструмент поворачивается на угол ϕ_Y, выраженный в радианах:

поскольку

то

следовательно,

За половину оборота инструмента вокруг оси OY обрабатывается линзообразный участок по всему периметру (фиг.3), таким образом, максимальная глубина резания t при черновой обработке будет обеспечиваться за 0,5 оборота инструмента вокруг оси OY. При этом количество резов фрезы K в направлении оси OY:

где S_Y3 - подача на зуб в направлении оси OY. За то же время K равно количеству резов половины периметра линзообразного участка таким образом:

отсюда:

таким образом,

после подстановки получим:

S_Y=S_YЗ·Z·2π·ω_V=4π·t·ω_Y,

где S_y минутная подача (мм/мин) в направлении оси OY.

Такое же соотношение между скоростями подачи и главным движением должно обеспечиваться и на участках, обрабатываемых с возвратно-вращательным движением с той лишь разницей, что угол, определяющий точки реверсирования зависит от подачи S_Y и S_Z [1].

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент №2208502. Способ обработки фасонных вогнутых поверхностей с изменяющимся профилем. / Амбросимов С.К., Стежкин М.Г.; Липецк. техн. ун. т. Опубл. 20.07.2003. Бюл. №20.

Способ включает использование инструмента с тороидальной производящей поверхностью, которому сообщают три одновременных движения подачи, два из которых, поступательные, осуществляют нормально и параллельно к базисной плоскости и согласуют с возвратно-вращательным движением подачи в базисной плоскости для периодического касания инструментом обрабатываемой поверхности одновременно в двух точках на противоположенных сторонах профиля. В моменты касания возвратно-вращательное движение реверсируют. Для повышения производительности возвратно-вращательное движение подачи, главное движение фрезы и движение подачи, нормальное к базисной плоскости, устанавливают в соответствии с приведенными соотношениями. 3 ил.

Способ винтового чернового фрезерования фасонных поверхностей, включающий использование инструмента с тороидальной производящей поверхностью, которому сообщают три одновременных движения подачи, два из которых, поступательные, осуществляют нормально и параллельно к базисной плоскости и согласуют с возвратно-вращательным движением подачи в базисной плоскости для периодического касания инструментом обрабатываемой поверхности одновременно в двух точках на противоположенных сторонах профиля, причем в моменты касания возвратно-вращательное движение реверсируют, отличающийся тем, что возвратно-вращательное движение подачи ω_Y(n_Y), главное движение фрезы ω_V(n_V) и движение подачи S_Y,_{нормальное к базисной плоскости, устанавливают в соответствии со следующими соотношениями:}

S_Y=S_YЗ·Z·2π·ω_V=4π·t·ω_Y,

где Z - число зубьев дисковой радиусной фрезы;

S_з - максимальное значение подачи на зуб при черновой обработке, мм/зуб;

R_X - максимальное расстояние от оси OY, мм;

S_Y3 - подача на зуб стола станка вдоль оси OY, мм/зуб;

S_Y - подача стола станка вдоль оси OY, мм/мин;

t - максимальная возможная глубина резания для фасонной фрезы полукруглого профиля t=(0,8...0,9)r, мм;

r - радиус тороидального участка профиля инструмента, мм;

n_Y - число оборотов стола станка вокруг оси OY, об/мин;

n_V - число оборотов шпинделя, об/мин;

ω_V=2πn_V, рад/мин;

ω_Y=2πn_Y, рад/мин.