Способ совмещения осей инструмента и обрабатываемой заготовки на расточном станке Советский патент 1984 года по МПК B23B35/00 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано, в частности для усовершенствования способов обработки глубоких отверстий в различных отраслях промышленности. Известен способ подналадки положения центра траектории вращающегося резца относительно оси обрабатываемого отверстия путем сообщения упругих деформаций элемента системы СПИД. При использовании этого способа резцовую оправку подвергают переменным по углу поворота деформациям для изменения радиуса - вектора вершины резца по закону, соответствующему заданной форме траектории вращения верщины резца 1. Недостатком данного способа является то, что корректировка положения резца относительно- оси его вращения осуществляется с помощью датчиков, устанавливаемых на станине или столе и контролирующих положение резца относительно эталонного положения. На результаты корректировки положения резца, закрепленного на консольной оправке, влияет точность выбора эталонного положения, которое не учитывает ни неравномерность нагружения режущей кромки в начальный момент врезания, ни погрещности выполнения эталонного сечения стола. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ совмещения осей инструмента и обрабатываемой заготовки на сверлильно-расточном станке путем вращения специального прибора, выполненного в виде призмы с индикаторным устройством, для визуального определения величины смещений осей. Для определения величины смещения инструмента относительно оси заготовки на поверхности заготовки механически обрабатывается контрольный поясок, по которому при разных положениях призмы, базирующийся на поверхности инструмента (стебля), определяют смещение инструмента относительно оси контрольной щейки заготовки в горизонтальной и вертикальной плоскостях. После определения величины смещения в этих плоскостях производят регулировку люнетов или обеспечивают пригонку направляющей стойки станка 2. Недостатками известного способа являются большие затраты вспомогательного времени, необходимого на изготовление контрольной шейки и определение величины смещения оси шейки относительно оси инструмента, невысокая точность определения действительной величины смещения осей, так как данный способ позволяет судить только о величине смещения осей в статическом состоянии и не учитывает возникающие в процессе обработки в поперечном направлении погрещности вследствие деформации подсистемы (инструмент - направляющее устройство - стойка станка) технологической системы под действием сил резания. Кроме того, известный способ не обеспечивает необходимую точность направления инструмента в процессе заправки, так как вследствие перпендикулярности торца заготовки, неравномерного нагружения режущих кромок, зазора между направляющими инструмента и поверхностью направляющей втулки, деформации элементов технологической системы инструмент смещается от оси вращения заготовки, что приводит при дальнейщей обработке к снижению геометрической точности полученного отверстия заготовки (уводу, непрямолинейности, волнистости) . Цель изобретения - повышение точности и надежности совмещений осей и инструмента и заготовки. Указанная цель достигается тем, что согласно способу совмещения осей инструмента и обрабатываемой заготовки на расточном станке, включающему предварительную механическую обработку контролируемых поверхностей, определение величины смещения осей этих поверхностей перед началом обработки и регулировку элементов, применяемых для совмещения осей, на заготовке устанавливают кольцо из легкообрабатываемого материала и обрабатывают его совместно с заготовкой, при этом снимаемый припуск на кольце обеспечивают минимальным, равным не более величины начального смещения осей инструмента и заготовки, а с заготовки снимают технологический припуск, затем по разнице диаметров обработанной поверхности кольца и инструмента уточняют величину смещения осей инструмента и заготовки перед началом обработки и по разнице диаметров обработанной поверхности кольца и заготовки определяют величину смещения осей инструмента и заготовки в процессе обработки, после чего производят окончательную установку инструмента и заготовки на станке. На фиг. 1 изображено положение кольца, инструмента и обрабатываемой заготовки от начала до конца обработки -поверхностей; на фиг. 2 - схема осуществления способа; на фиг. 3 - схема определения смещения инструмента вследствие деформации подсистемы; на фиг. 4 - устройство для осуществления способа, общий вид; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4; на фиг. 6- вид Б на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 6. Способ осуществляется следующим образом. Требуется совместить ось заготовки 1 с осью инструмента 2, которому в процессе обработки сообщают поступательное движение подачи S. Заготовка 1 закреплена с помощью зажимного устройства в патроне (люнете) станка и соверщает вращательное движение с частотой ш . Несоосность осей инструмента 2 и заготовки 1 достигает некоторой величины , а в процессе врезания инструмента 2 в торец заготовки 1 и при последующей обработке однолезвийным инструментом составляет величину 1 (фиг. 1). Величина действительного смещения i (несоосности), появляющейся в процессе эксплуатации с учетом действующих сил резания и деформации направляющей стойки с кондукторным устройством 3, влияет существенно на качество глубокого отверстия. Поэтому для точного определения этой величины между передним торцом заготовки 1 и кондукторным устройством 3 устанавливают кольцо 4 выполненное, по крайней мере, из однородного с обрабатываемой заготовкой I материала или другого легкообрабатываемого материала. Кольцо 4 закрепляют на торце заготовки 1 и вращают вместе с ней. При сообщении инструменту 2 поступательного движения подачи вдоль оси (фиг. 2) режущим лезвием инструмента 2 снимают припуск ttL , который минимален и составляет не более величины t 2-.При этом силы резания, которые появляются в процессе обработки кольца 4, не перемещают инстру мент относительно его оси d - Ог и на длине L кольца 4 образуется отверстие с диаметром D j При снятии основного припуска t (фиг. 2) отверстия заготовки 1 инструмент имеет перемещения за счет выбора зазоров под действием силы резания и деформации кондукторного устройства 3, что приводит к изменению диаметра обрабатываемого отверстия, которое будет иметь диаметр Оз. На основе измерения диаметров отверстия в кольце D2 и инструмента DX и их разницы можно судить о величине смещения инструмента перед началом обработки, а на основе измерения диаметров D аИ D 3- о перемещении инструмента в процессе обработки. При этом половина разницы в диаметрах определяет действительную величину смещения. Таким образом, возможно получение полной информации о величинах смещения оси инструмента в процессе эксплуатации. Это смещение устраняется последующей выверкой с помощью регулировочных элементов, предусмотренных конструкцией передней стойки станка. Для ориентации инструмента в двух взаимно перпендикулярных плоскостях I-I и II - II смещение t, замеренное в статическом состоянии в каждой плоскости, уменьщают на величину, равную средней величине замеров двух образованных при совместной обработке кольца 4 и заготовки 1 уступов, а именно в вертикальной плоскости уступов HI и Ьг (фиг. 3) и соответственно hj и h в горизонтальной плоскости. Определение средней величины уступов исключает влияние разноприпускности и разТюобрабатываемости, имеющихся в практике обработки, на точность полученного измерения действительного смещения инструмента. Устройство для осуществления предлагаемого способа состоит из цилиндрического корпуса 5 с конической поверхностью и фланца 6. На торцах корпуса 5 и фланца 6 выполнены пазы прямоугольной формы, в которые установлены сменные вставки 7, имитирующие кольцо 4. Корпус 5 и фланец 6закреплены вплотную друг к другу с помощью винтов 8. Наружная тонкостенная втулка 9 центрирует корпус 5 относительно фланца 6. Устройство установлено на заготовке 1 с помощью конуса, и сменные вставки 7 жестко закреплены в процессе выверки осей инструмента и заготовки. Для обеспечения снятия минимального припуска, перед совместной обработкой вставок 7 и заготовки 1, вставки 7 регулируются путем смещения их вдоль пазов корпуса 5 и фланца 6. Выполнение предлагаемого способа осуществляется следующим образом. После определения величины начального смещения осей заготовки и инструмента на заготовке устанавливается приспособление. Обработку вставок 7 производят на пониженных режимах резания: скорость резания - 3-40 м/мин, подача инструмента - 0,01-0,02 мм/об. После обработки вставок 7устанавливают рабочие режимы обработки и производят обработку отверстия в заготовке 1 на глубину 15-20 мм. Пример. При глубоком сверлении отверстий диаметром 22,0 мм в заготовках из стали ЗОХН2МФА обработку производят при следующих режимах резания: скорость резания - 70-80 м/мин, подача инструмен та - 0,05-0,06 мм/об. Затем инструмент выводят из отверстия и измеряют диаметры обработанной поверхности кольца и отверстия в заготовке, а также диаметр инструмента. Измерения осуществляют с помощью нутромера и микрометра. По результатам измерений уточняют величину смещения осей инструмента и заготовки в начале обработки и определяют величину смещения указанных осей в процессе обработки. Если разность диаметров внутренней поверхности кольца и инструмента составляет 0,1 мм, а диаметров кольца и отверстия - 0,06 мм, то уточненная величина смещения осей инструмента и заготовки в начале обработки составляет 0,05 мм, а величина смещения осей инструмента и заготовки в процессе обработки - 0,03 мм. По указанным величинам смещений осей инструмента и заготовки производят окончательную установку инструмента и заготовки на станке путем регулировки установочных элементов станка.

Предлагаемый способ позволяет получить полную информацию о величине отклонения осей инструмента и заготовки и динамических перемещениях, связанных с силой резания и деформациями элемента технологической системы СПИД, повысить точность совмещения осей инструмента и заготовки за счет устранения влияния деформаций технологической системы на расположение инструмента в начале обработки отверстия в заготовке, производить качественную ориентацию инструмента с учетом динамических перемещений, что позволяет повысить качество отверстия, полученного при последующей обработке.

Фиг.б

СПОСОБ СОВМЕЩЕНИЯ ОСЕЙ ИНСТРУМЕНТА И ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ЗАГОТОВКИ НА РАСТОЧНОМ СТАНКЕ, включающий предварительную механическую обработку контролируемых поверхностей, определение величины смещения осей этих поверхностей перед началом обработка и регулировку элементов, применяемых для совмещения ocevi, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности совмещений осей инструмента и заготовки, на загото 5ке устанавливают кольцо из легкообрабатываемого материала и обрабатывают его совместно с заготовкой, при этом снимаемый припуск на кольце обеспечивают минимальным, равным не более величины начального смешения осей инструмента и заготовки, а с заготовки снимают технологический припуск, затем по разнице диаметров обработанной поверхности кольца и инструмента уточняют величину смещения осей инструмента и заготовки перед началом обработки и по разнице диаметров обработанной поверхности кольца и с ig заготовки определяют величину смещения осей инструмента и заготовки в процессе (Л обработки, после чего производят окончательную установку инструмента и заготовки на станке. о со со ел оо

Фиг. 5

д-В