Способ обработки плоских и криволинейных поверхностей штамповой оснастки с коррекцией износа инструмента и станочных погрешностей Российский патент 2024 года по МПК B23C3/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для чистового фрезерования плоских и криволинейных поверхностей оснастки и деталей машин при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска. Например, поверхностей смыкания штампов, поверхностей разъемов картеров, блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, поверхностей штампов листового материала.

Известен способ изготовления винтов с контролем формы режущих кромок инструмента, включающий использование инструмента с формообразующими режущими кромками, контроль их формы, установку инструмента под углом и на расстоянии к заготовке винта с наложением необходимых кинематических связей на инструмент и/или заготовку для осуществления процесса резания, при этом используют инструмент с набором шаблонов для его формообразующих кромок, рассчитанных для нескольких параметров установки, проводят контроль формы режущих кромок инструмента по величине зазоров между шаблоном и режущими кромками, оценивают изменение формы режущих кромок по мере износа инструмента, после чего изменяют его установку или проводят предварительную коррекцию режущих кромок в соответствии с выбранными параметрами установки, затем осуществляют процесс резания с новыми параметрами установки инструмента. (патент РФ 2293625, МПК В23С 3/16 (2006.01), В23С 3/32 (2006.01), опубл. 20.02.2007). Способ позволяет проводить периодические подналадки инструмента за счет контроля изменения износа инструмента для обработки канавок винтов. К недостаткам способа можно отнести низкую точность определения величин коррекции наладочных параметров вследствие визуального контроля измерения формы режущей кромки инструмента в процессе его изнашивания.

Известен аппаратный метод контроля состояния режущих кромок однолезвийных, сборных многолезвийных и осевых инструментов в процессе однолезвийной и многолезвийной обработки, включающий измерение мгновенных значений электрического напряжения, выдаваемых измерительным преобразователем в виде электрического датчика, перевод их в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и сравнение их между собой. По относительным значениям сигнала вихретокового датчика, соответствующим каждой режущей кромке осуществляют оценку положения кромок, целостность, величину износа, осевые и радиальные биения (патент РФ 2320457, МПК В23В 25/06 (2006.01), B23Q 17/09 (2006.01), B23Q 17/22 (2006.01), опубл. 27.03.2008). Аналогичный способ измерения износа фрезы за счет ее перемещения в направлении износа до возникновения виброакустического сигнала акселерометра, установленного на калиброванном щупе (патент РФ 2594051 МПК B23Q 17/09 (2006.01), В23С9/00, (2006.01), опубл. 10.08.2016). Методы используются для повышения надежности и эффективности контроля состояния инструмента, но не применяются для дальнейшей компенсации для улучшения точности обработки.

Известны устройства слежения за формой обрабатываемой детали различной конструкции для станков с программным управлением. Например, устройство слежения за формой обрабатываемой детали в виде скобы с закрепленной опорой слежения в виде шаровой поверхности. Недостатком является влияние вибраций на регистрирующий элемент приспособления (патент РФ №2465104, МПК В23С 3/04, опубл. 27.10.2012), устройства с бесконтактным слежением посредством подачи сжатого воздуха в зазор между соплом и деталью. Способ регистрации фиксирует только значительные отклонения формы. Устройства позволяют получить измерительную информацию о форме обрабатываемых плоских поверхностей и не рассчитаны на применение при фрезеровании криволинейных поверхностей.

Известен способ обработки деталей на станках с ЧПУ, позволяющий улучшить геометрическую точность, шероховатость и устранения концентров контурных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов. Способ осуществляется коррекции, выполняемой по данным износа резца, величины шероховатости и пути резания, выявляемого в результате выполнения пробных ходов острозаточенным резцом на первой детали и серийной. (патент РФ 2220821, МПК В23В 1/00 (2000.01), опубл. 10.01.2004). Способ не предусматривает компенсацию по данным отклонений формы обрабатываемой поверхности и реализует коррекцию только для контурных поверхностей деталей.

Известен способ обработки чистового фрезерования плоских поверхностей, при котором фрезеруют с наклоном фрезы в сторону выходных концов режущих кромок. (патент РФ 2137575, МПК В23С 3/00 (1995.01), опубл. 20.09.1999) Способ обеспечивает повышение качества обрабатываемой поверхности и производительности, но не предусматривает компенсации станочных погрешностей и износа режущих кромок фрезы в процессе фрезерования.

Известен способ обработки лопатки блиска газотурбинного двигателя концевыми фрезами на станках с числовым программным управлением, включающий фрезерование профиля пера лопатки от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу, при этом съем металла ведут поочередно чередующимися со стороны корыта и спинки строками, измеренным по высоте пера лопатки, причем ширину первой строки выбирают меньшей или равной половине ширины последующей строки, а ширину последующих строк выбирают равной или меньшей ширины предыдущей строки из условия, что чередование не приводит к симметричному снятию металла со стороны корыта и спинки, за исключением обработки прикомлевого участка пера, и обеспечивает максимальную жесткость обрабатываемого пера лопатки, также в процессе обработки проводят промежуточный контроль погрешностей обработанной поверхности по совокупности опорных точек, полученных в результате определения контактным путем их фактических координат, по результатам которого осуществляют изменение базовой управляющей программы с учетом погрешностей случайного характера для обработки по скорректированной программе, при этом коррекцию управляющей программы и последующую обработку повторяют до достижения необходимой точности, причем указанную обработку осуществляют для каждой лопатки блиска. (патент РФ №2689476, МПК В23С 3/18 (2006.01), опубл. 28.05.2019). Способ позволят чередованием координатных измерений, расчетом значений коррекций инструмента и обработкой с найденными коррекциями улучшить геометрическую точность лопатки блиска газотурбинного двигателя. К недостаткам способа обработки следует отнести трудоемкость нахождения коррекций траектории инструмента, поскольку для их нахождения необходимо проводить чередующиеся координатные измерения лопатки с операциями длительного их фрезерования. Следует отметить, что компенсировать смещением траектории инструмента можно только систематические, а не случайные погрешности, как это заявлено в формуле данного изобретения.

Известен способ фрезерования плоских поверхностей, включающий фрезерование поверхностей заготовки инструментом с цилиндрической производящей поверхностью и прямолинейной образующей, которому сообщают главное вращательное движение и поступательное движение подачи в направлении фрезерования, при этом инструменту сообщают дополнительное возвратно-поступательное движение подачи в направлении прямолинейной образующей инструмента с длиной хода, не превышающей разность между проекцией ширины фрезерования на плоскость, проходящую через ось инструмента и длиной рабочей части инструмента, при этом скорость возвратно-поступательного движения устанавливают с не менее чем восьмикратным превышением скорости указанного поступательного движения подачи инструмента в направлении фрезерования. (патент РФ №2626519, МПК В23С 3/00 (2006.01), опубл. 28.07.2017). Способ позволяет повысить стойкость инструмента за счет постоянного смещения режущих кромок относительно поверхности резания, но не предусматривает коррекции траектории его перемещения для компенсации износа режущих кромок инструмента и станочных погрешностей.

Ближайшим аналогом выбран способ обработки криволинейных поверхностей заключающийся в том, что обработку осуществляют с использованием концевых цилиндрических или конических фрез с рабочей частью, по меньшей мере, часть поверхности которой выполнен криволинейной, причем обработку осуществляют фрезерованием участком криволинейной поверхности , удовлетворяющем условию , при этом определяют из соотношения:

где - радиус кривизны нормального сечения рабочей части фрезы, проходящего через ось фрезы;

- радиус кривизны нормального сечения обрабатываемой поверхности, проходящей через ось фрезы;

- допуск на оребрение;

- подача на строку;

- текущий угол отклонения между осью фрезы и касательной плоскостью к обрабатываемой поверхности детали в точке касания фрезы и обрабатываемой поверхности детали;

- максимальный угол отклонения между осью фрезы и касательной плоскостью к криволинейной поверхности фрезы.

(патент РФ №2351441, МПК В23С3/16 (2006.01), В23С5/10 (2006.01), В23С5/14 (2006.01), опубл. 10.04.2009).

Метод направлен на обеспечение обработки поверхностей строго определенным участком кривой по условию обеспечения величины допуска проектного положения профиля обрабатываемой поверхности. Способ обработки не учитывает влияния износа режущей кромки инструмента на конечную точность обработки поверхности заготовки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение геометрической точности чистового фрезерования плоских и криволинейных поверхностей при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска за счет коррекции траектории перемещения инструмента, компенсирующей станочные погрешности и износ режущих кромок в периоде их стойкости.

Указанная задача решается тем, что в способе обработки криволинейных поверхностей концевыми цилиндрическими или коническими фрезами с рабочей частью, по меньшей мере, часть поверхности которой выполнена криволинейной с радиусом , до обработки штамповой оснастки послойно обрабатывают плоский образец под постоянным углами наклона фрезы до достижения заданного предельно допустимого износа, после обработки каждого слоя измеряют высотные размеры обработанной поверхности не менее чем в четырех точках и параметр шероховатости , рассчитывают величины отклонений базовой плоскости от настроечного размера отклонение от плоскостности , находят функции изменения отклонений обработанной поверхности по длине пути резания:

,

,

,

где - функции изменения отклонения базовой плоскости от настроечного размера для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- функции изменения отклонения от плоскостности для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- функции изменения шероховатости поверхности для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- переменная длина пути резания;

- массив значений длины пути резания соответствующих обработанным слоям на образце для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- массив значений отклонений базовой плоскости от настроечного размера всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- массив значений отклонений от плоскостности всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки;

массив значений параметра шероховатости всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- номера слоя для верхнего участка режущей кромки фрезы ();

измеряют с выбранным шагом прямолинейность перемещения суппортов станка по координатам Х и Y в пределах габаритов зоны обработки штамповой оснастки , , находят функцию изменения отклонений от прямолинейности перемещения суппортов станка по длине пути резания:

,

после чего криволинейную поверхность штамповой оснастки обрабатывают с коррекцией траектории рабочих ходов инструмента на величину по нормали к обрабатываемому участку криволинейной поверхности для текущей длины пути резания по следующей зависимости:

где - максимальное отклонение профиля криволинейной поверхности штамповой оснастки,

- минимальное отклонение профиля криволинейной поверхности штамповой оснастки,

.

Выполнение способа обработки криволинейных поверхностей концевыми цилиндрическими или коническими фрезами с рабочей частью, по меньшей мере, часть поверхности которой выполнена криволинейной с радиусом , с предварительной обработкой плоского образца фрезой под постоянным углом наклона до достижения заданного предельно допустимого износа, и измерениями указанных характеристик поверхности образца после обработки каждого слоя, измерениями прямолинейности перемещений суппортов станка в пределах габаритов зоны обработки штамповой оснастки в сочетании с выводом функций изменения отклонений обработанной поверхности с учетом отклонений от прямолинейности станка в пределах габаритов обработки штамповой оснастки по длине пути резания с последующей обработкой криволинейной поверхности изделия с коррекцией траектории рабочих ходов инструмента на рассчитанную по приведенным зависимостям величину позволит компенсировать влияние износа инструмента на различных участках режущей кромки и тем самым повысить геометрическую точность обработки.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что способ обработки плоских и криволинейных поверхностей при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска с коррекцией погрешности износа инструмента и станочных погрешностей имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:

фиг. 1 - схема геометрических отклонений обрабатываемой плоской базовой поверхности;

фиг. 2 - а) эскизы обработки, б) точки измерений высотных размеров образца и схема нахождения отклонений от прямолинейности;

фиг. 3 - область нахождения координат профиля обрабатываемого образца материала , концевой сферической фрезой без учета погрешности станка;

фиг. 4 - станок обработки изделий с плоскими и криволинейными поверхностями штампа;

фиг. 5 - графики изменения станочных погрешностей в виде отклонений от прямолинейности перемещения, отклонений от прямолинейности фрезерного станка с ЧПУ;

фиг. 6 - график суммарных отклонений , плоской поверхности образца с учетом погрешностей станка до и после выполнения коррекции траектории перемещений концевой сферической фрезы.

фиг. 7 - графики коррекций траекторий концевой сферической фрезы плоской поверхности штамповой оснастки: по пути резания в периоде ее стойкости.

Способ обработки криволинейных поверхностей заключающийся в том, что обработку осуществляют с использованием концевых цилиндрических или конических фрез 1 с рабочей частью, по меньшей мере, часть поверхности которой выполнена криволинейной, причем обработку осуществляют фрезерованием участком криволинейной поверхности 2 радиусом . До обработки штамповой оснастки послойно обрабатывают плоский образец 3 под постоянным углами наклона фрезы до достижения заданного предельно допустимого износа, после обработки каждого слоя измеряют высотные размеры обработанной поверхности 4 не менее чем в 4 точках и параметр шероховатости , рассчитывают величины отклонений базовой плоскости 5 от настроечного размера , отклонение от плоскостности , находят функции изменения отклонений обработанной поверхности по длине пути резания:

,

,

,

где - функции изменения отклонения базовой плоскости от настроечного размера для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- функции изменения отклонения от плоскостности для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- функции изменения шероховатости поверхности для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- переменная длина пути резания;

- массив значений длины пути резания соответствующих обработанным слоям на образце для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- массив значений отклонений базовой плоскости от настроечного размера всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- массив значений отклонений от плоскостности всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки;

массив значений параметра шероховатости всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- номера слоя для верхнего участка режущей кромки фрезы ();

Измеряют с выбранным шагом прямолинейность перемещения суппортов станка 6, 7 по координатам Х и Y в пределах габаритов зоны обработки штамповой оснастки , , находят функцию изменения отклонений от прямолинейности перемещения суппортов станка по длине пути резания:

,

после чего криволинейную поверхность штамповой оснастки 7 обрабатывают с коррекцией траектории рабочих ходов инструмента на величину по нормали к обрабатываемому участку криволинейной поверхности для текущей длины пути резания по следующей зависимости:

где - максимальное отклонение профиля криволинейной поверхности штамповой оснастки,

- минимальное отклонение профиля криволинейной поверхности штамповой оснастки,

.

Решаемая задача - повышение геометрической точности чистового фрезерования плоских и криволинейных поверхностей при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска за счет коррекции траектории перемещения инструмента, компенсирующей станочные погрешности и износа режущих кромок в периоде их стойкости.

В качестве примера способа обработки плоских и криволинейных поверхностей штамповой оснастки с коррекцией погрешностей износа инструмента и станочных погрешностей рассмотрим фрезерование плоской поверхности концевой сферической фрезой. Для расчета коррекции инструмента применен метод вероятностного моделирования. Для его применения необходимо получить информацию о наиболее вероятном нахождении координат профиля. При таком подходе определяются вероятные максимальные и минимальные значения координат. Количество точек по длине пути резания для построения модели выбирается, исходя из требований к точности обработки.

На фиг. 1 приведена схема образования геометрических отклонений в процессе чистового фрезерования плоской поверхности сферической концевой фрезой. В начальной точке участка наклонной обрабатываемой поверхности формообразующий элемент в результате выхода в координаты начала рабочего хода имеет значение размера по координате .

В первые моменты резания радиальная сила отклоняет фрезу по оси Y от этого исходного положения на обрабатываемом участке поверхности в пределах величин , В процессе обработки поверхности образца из-за износа и вибраций фрезы положение точки контакта кромок фрезы изменяется в пределах значений , (фиг 3). Эти отклонения закономерно изменяются по длине пути резания l. В результате формируется поверхность образца с отклонениями размеров и профиля.

Максимальная граница положения точек профиля обрабатываемой поверхности рассчитываются по длине пути резания, по следующей математической зависимости:

(1)

где - функция изменения отклонений от прямолинейности подвижных модулей станка, мм.

- функция изменения отклонения базовой плоскости от настроечного размера для верхнего участка режущей кромки, мм,

- функция изменения отклонения от плоскостности для верхнего участка режущей кромки, мм;

- функция изменения шероховатости поверхности для верхнего участка режущей кромки, мм.

Минимальное отклонение профиля криволинейной поверхности штамповой оснастки при формообразовании нижним участком режущей кромки:

(2)

где - функция изменения отклонений от прямолинейности подвижных модулей станка, мм.

- функция изменения отклонения базовой плоскости от настроечного размера для нижнего участка режущей кромки, мм,

- функция изменения отклонения от плоскостности для нижнего участка режущей кромки, мм;

- функция изменения шероховатости поверхности для нижнего участка режущей кромки, мм.

Рассмотренный способ коррекции можно применить для переходов обработки криволинейных поверхностей с незначительной кривизной поверхности, концевыми цилиндрическими или коническими фрезами с рабочей частью, по меньшей мере, часть поверхности которой выполнена криволинейной при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска.

За величину коррекции в каждом шаге траектории перемещения инструмента принимается разность между текущим значением координат положения точки и целевым его значением (серединой поля допуска на размерный показатель точности):

(3)

где - максимальное отклонение базовой плоскости от номинального положения плоскости образца.

- минимальное отклонение базовой плоскости от номинального положения плоскости образца.

Рассмотрим пример обработки плоской поверхности концевой сферической фрезой (фиг. 2), с углом наклона оси к обрабатываемой поверхности 45°.

Обработка выполнена на пятикоординатном фрезерном станке с ЧПУ Hedelius RS605 K20 с поворотным столом (фиг. 2а). Диаметр концевой твердосплавной сферической фрезы ф. Sandvik Coromant 8 мм. Вылет фрезы 70 мм. Закрепление фрез производилось в патрон Shunk TENDO E Compact. Биение инструмента в патроне составило величину 2-4 мкм. Параметры перехода фрезерования соответствуют заводским режимам n - 7900 об./мин.; S =2000 мм/мин; Sz=0,12 мм/зуб. Шаг строчки фрезерования 0,15 мм. Глубина фрезерования выбрана исходя из условий чистового фрезерования 0,15 мм. В качестве смазочно-охлаждающего средства применялся сжатый воздух (Р=6 атм.).

Измерения высотных размеров обработанного образца выполнялись на высотомере ф. Mahr Digimahr 817 СМ, диаметр сферического наконечника 2,000 мм (рисунок 2 б) параметры шероховатости определялись мобильным профилографом М 400 ф. Mahr, В результате послойной обработки образца материала и измерений образца в девяти точках найдено изменение следующих отклонений:

- базовой плоскости от настроечного размера ;

- от плоскостности ;

- значений .

Измерение износа фрезы по задней поверхности выполнялось на стереомикроскопе МБС 2.

В таблице 1 приведены рассчитанные по данным измерений отклонения от плоскостности, прямолинейности и параметра шероховатости Rz плоского образца материала.

Таблица 1. Значения отклонений от плоскостности, прямолинейности и параметра шероховатости Rz образцов материала, обработанных концевой сферической фрезой под углом 45°.

Путь резания
l Отклонение базовой плоскости от настроечного размера
Отклонение от плоскостности
ΔZ мин. ΔZ макс. м мм мм мкм мм мм 0 0,000 0,000 0 0,000 0,000 166,666 0,0035 0,044 4,842 -0,024 0,031 333,332 0,007 0,047 3,126 -0,020 0,034 499,998 0,025 0,011 2,435 0,017 0,033 666,664 0,01 0,036 1,935 -0,010 0,030 833,330 0,053 0,031 4,457 0,033 0,073 999,996 0,049 0,018 3,616 0,036 0,062 1166,662 0,07 0,044 3,58 0,044 0,096 1333,328 0,076 0,040 3,721 0,052 0,100 1499,994 0,068 0,029 5,575 0,048 0,088 1666,66 0,074 0,156 5,894 -0,010 0,158

На фиг.3 приведены границы максимального ΔZмакс. и минимального ΔZмин нахождения координат профиля образца материала по длине пути резания, рассчитанные по данным таблицы 1 по формулам (1) и (2) без учета погрешности подвижных модулей станка . Границы положения профиля волнообразно уменьшаются от величины 0,07 мм на 400 м пути до 0,03 мм на 800 м пути резания и увеличиваются до величины 0,06 мм при достижении на 1500 м. Затем наблюдается увеличение отклонения до 0,15 мм, что свидетельствует о потери точности процесса фрезерования. Нарастают и отклонения от плоскостности. Таким образом на длине в 1600 м. обеспечивается размерная точность в пределах ±0,15 мм.

В таблице 2 приведены экспериментальные данные измерений станочных погрешностей. Измерялись прямолинейность перемещения суппортов на длине обрабатываемого образца материала в направлении продольного и поперечного перемещения инструмента. Отклонение определяется по результатам измерений электронным щупом, установленным в шпиндель фрезерного станка с ЧПУ с ценой деления 1 мкм. Отклонения прямолинейности являются следствием износа направляющих суппортов фрезерного станка с ЧПУ (фиг. 4).

На фиг. 5 приведены построенные по экспериментальным данным графики изменения отклонений от прямолинейности в зоне обработке образца. По оси Y график изменения прямолинейности имеет параболическую форму и на длине 250 мм изменяется на 0,025 мм. По координате X на длине 100 мм прямолинейность изменяется линейно на величину 0,010 мм.

Таблица 2. Отклонения от прямолинейности суппортов станка в пределах габаритов рабочей зоны обработки изделия фрезерного станка.

Х, мм 0 50 100 150 200 250 , мкм 1 2 4 6 12 22 Y, мм 0 20 40 60 80 100 , мкм 10 8 6 4 2 0

Таблица 3. Данные изменения координат вероятного нахождения границ профиля плоского образца материала с учетом погрешностей модулей станочной системы до и после проведения коррекции.

Путь, l До коррекции После коррекции ΔZмакс ΔZмин ΔZмакс ΔZмин м мм мм мм мм 0 0,000 0,000 -0,039 -0,039 166,66 0,010 0,010 -0,029 -0,029 166,66 0,011 0,066 -0,027 0,027 333,33 -0,010 0,044 -0,052 0,002 333,33 0,015 0,069 -0,027 0,027 499,99 0,027 0,043 -0,033 -0,017 499,99 0,052 0,068 -0,008 0,008 666,66 0,000 0,040 -0,045 -0,005 666,66 0,025 0,065 -0,020 0,020 833,33 0,043 0,083 -0,045 -0,005 833,33 0,068 0,108 -0,020 0,020 999,99 0,046 0,072 -0,038 -0,012 999,99 0,071 0,097 -0,013 0,013 1166,66 0,054 0,106 -0,051 0,001 1166,66 0,079 0,131 -0,026 0,026 1333,33 0,062 0,110 -0,049 -0,001 1333,33 0,087 0,135 -0,024 0,024 1499,99 0,058 0,098 -0,045 -0,005 1499,99 0,083 0,123 -0,020 0,020 1666,66 0,000 0,168 -0,109 0,059 1666,66 0,025 0,193 -0,084 0,084

Таблица 4. Регрессионные модели изменения геометрических показателей в периоде стойкости концевых сферических фрез с учетом погрешности станочных модулей.

Обозначение функции Функция Надежность аппроксимации R² = 0,9153

Таблица 5. Значения коррекций для плоской поверхности штамповой оснастки в периоде стойкости концевой сферической фрезы

Путь резания, l м 0 166,66 333,33 499,99 666,664 833,33 999,996 Величина коррекции
, мм. 0 -0,0385 -0,042 -0,06 -0,045 -0,088 -0,084 Путь резания, l м 1166,66 1333,33 1499,99 1666,66 Величина коррекции , мм. -0,105 -0,111 -0,103 -0,109

Данные изменения вероятных границ нахождения профиля приведены в таблице 3. Математические функции изменения погрешности станка приведены в таблице 4. На фиг. 6 приведены графики положения профиля обрабатываемой поверхности с учетом погрешностей подвижных модулей станочной системы. Графики построены через 166 м длине пути резания, что соответствует пути резания обработки поверхности образца изделия. Полученные границы изменения положения профилей дают возможность рассчитать величины коррекции программы с ЧПУ обработки поверхности по пути резания инструмента с учетом погрешностей износа инструмента, а также станочной системы. Величины коррекции приведены в таблице 5.

На фиг. 7 приведены графики коррекции траектории , вычисленные по формуле (3), в таблице 4 приведена математическая функция коррекции по длине пути резания. При выполнении коррекции настройки на середину поля допуска геометрическая точность обрабатываемой поверхности улучшается от 1,22 до 1,62 раза по обрабатываемой поверхности (Ср увеличивается со значения 1,12 до 1,82 по максимальным значениям отклонений формы обрабатываемой поверхности, Ср увеличивается со значения с 1,74 до 2,14 по минимальным значениям отклонений формы обрабатываемой поверхности).

Решаемая задача - повышение геометрической точности чистового фрезерования плоских и криволинейных поверхностей при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска за счет коррекции траектории перемещения инструмента, компенсирующей станочные погрешности и износа режущих кромок в периоде их стойкости.

Способ обработки плоских и криволинейных поверхностей фрезами со сферической режущей частью при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска может быть реализован на существующем оборудовании с числовым программным управлением с применением известных инструментов, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для чистового фрезерования плоских и криволинейных поверхностей оснастки и деталей машин при условии постоянства взаимодействия участка главной режущей кромки и припуска. Способ включает использование концевых цилиндрических или конических фрез с рабочей частью, по меньшей мере часть поверхности которой выполнена криволинейной. До обработки послойно обрабатывают плоский образец под постоянными углами наклона фрезы до достижения заданного предельно допустимого износа. После обработки каждого слоя измеряют высотные размеры обработанной поверхности не менее чем в четырех точках и параметр шероховатости. Криволинейную поверхность изделия обрабатывают с коррекцией траектории рабочих ходов инструмента по нормали к обрабатываемому участку криволинейной поверхности для текущей длины пути резания. Повышается точность чистового фрезерования. 7 ил., 5 табл.

Способ обработки плоских и криволинейных поверхностей штамповой оснастки с коррекцией износа инструмента и станочных погрешностей, заключающийся в том, что обработку осуществляют с использованием концевых цилиндрических или конических фрез с рабочей частью, по меньшей мере часть поверхности которой выполнена криволинейной, причем обработку осуществляют фрезерованием участком криволинейной поверхности , отличающийся тем, что до обработки штамповой оснастки послойно обрабатывают плоский образец под постоянным углом наклона фрезы до достижения заданного предельно допустимого износа, после обработки каждого слоя измеряют высотные размеры обработанной поверхности не менее чем в четырех точках и параметр шероховатости , рассчитывают величины отклонений базовой плоскости от настроечного размера , отклонение от плоскостности , находят функции изменения отклонений обработанной поверхности по длине пути резания:

,

,

,

где - функции изменения отклонения базовой плоскости от настроечного размера для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- функции изменения отклонения от плоскостности для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- функции изменения шероховатости поверхности для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- переменная длина пути резания;

- массив значений длины пути резания соответствующих обработанным слоям на образце для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- массив значений отклонений базовой плоскости от настроечного размера всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- массив значений отклонений от плоскостности всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки;

[Rz_i] - массив значений параметра шероховатости всех обработанных слоев для верхнего и нижнего участка режущей кромки фрезы;

- номера слоя для верхнего участка режущей кромки фрезы ();

измеряют с выбранным шагом прямолинейность перемещения суппортов станка по координатам Х и Y в пределах габаритов зоны обработки штамповой оснастки , , находят функцию изменения отклонений от прямолинейности перемещения суппортов станка по длине пути резания:

,

после чего криволинейную поверхность изделия обрабатывают с коррекцией траектории рабочих ходов инструмента на величину по нормали к обрабатываемому участку криволинейной поверхности для текущей длины пути резания по следующей зависимости:

где - максимальное отклонение профиля криволинейной поверхности штамповой оснастки, которое определяют из условия:

, в котором

- функция изменения отклонений от прямолинейности подвижных модулей станка, мм;

- функция изменения отклонения базовой плоскости от настроечного размера для верхнего участка режущей кромки фрезы, мм;

- функция изменения отклонения от плоскостности для верхнего участка режущей кромки фрезы, мм;

- функция изменения шероховатости поверхности для верхнего участка режущей кромки фрезы, мм.

- минимальное отклонение профиля криволинейной поверхности штамповой оснастки, которое определяют из условия:

, в котором

- функция изменения отклонения базовой плоскости от настроечного размера для нижнего участка режущей кромки фрезы, мм;

- функция изменения отклонения от плоскостности для нижнего участка режущей кромки фрезы, мм;

- функция изменения шероховатости поверхности для нижнего участка режущей кромки фрезы, мм.