СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Советский патент 1994 года по МПК B23C3/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке сложных поверхностей деталей, например лопаток газотурбинных двигателей, турбинных лопаток, лопастей воздушных винтов и др. , осуществляемой преимущественно на металлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Известны способы обработки сложных поверхностей вращающимся многозубным инструментом, при которых инструменту и детали сообщают относительное движение огибания из условия обеспечения линейного контакта исходной инструментальной и обрабатываемой поверхностей. При этом образующую режущую кромок инструмента выполняют криволинейной, а при движении огибания осуществляют поворот как оси инструмента относительно детали, так и режущих кромок относительно оси инструмента.

Недостатком известных способов обработки является то, что в связи с главным вращательным движением режущих кромок реальная линия контакта их с обрабатываемой поверхностью прерывается, а линейный контакт исходной инструментальной поверхности и обрабатываемой поверхности знакопеременной кривизны ограничен и возможен только на отдельных ее участках.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей, повышение качества поверхности и повышение производительности изготовления детали за счет обеспечения непрерывности реального линейного контакта исходной инструментальной и обрабатываемой поверхностей, а также обеспечения линейного контакта исходной инструментальной поверхности и обрабатываемой поверхности знакопеременной кривизны на всех участках, что позволяет осуществлять обработку поверхности, ее труднодопустимых участков и сопряжений за один проход, обеспечивает одинаковые условия резания на различных участках криволинейной поверхности, а также плавное движение по ней одновременно нескольких режущих кромок.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу обработки сложных поверхностей, при котором режущим элементам сообщают главное движение резания, а инструменту и детали - относительное движение огибания из условия обеспечения линейного контакта исходной инструментальной и обрабатываемой поверхностей, для обработки берут инструмент, исходную инструментальную поверхность которого получают, перемещая плоскую криволинейную образующую режущих элементов вдоль плоской криволинейной направляющей, при этом обеспечивают непрерывность реального линейного контакта исходной инструментальной и обрабатываемой поверхностей.

На фиг. 1 представлена схема обработки и возможная компоновка исходной инструментальной поверхности (ИИП) для реализации предлагаемого способа (последовательный контакт ИИП с поверхностями спинки и корыта лопатки в областях сечений I, II, III, IV при относительном движении огибания: поступательное перемещение по трем взаимно перпендикулярным направлениям и вращательное перемещение в плоскости направляющей ИИП); на фиг. 2 - то же, вид в плане (показана обработка только поверхности корыта); на фиг. 3 - пространственная схема компановки ИИП и зоны ее контакта с обрабатываемой поверхностью детали; на фиг. 4 - пространственная кинематическая схема движения огибания направляющей ИИП относительно поверхности спинки лопатки: поступательное перемещение по трем взаимно перпендикулярным направлениям и вращательные перемещения вокруг этих направлений (образующая ИИП условно не показана); на фиг. 5 - схема расположения инструмента и детали на станке с указанием координатных перемещений при обработке; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 5.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Обработку детали 1 производят инструментом 2, режущим элементам 3 которого сообщают движение со скоростью V вдоль криволинейной направляющей 4. Исходную инструментальную поверхность получают, перемещая плоскую криволинейную образующую режущих элементов вдоль криволинейной направляющей 4, лежащей в плоскости 6 инструмента. На основе анализа изменения кривизны обрабатываемых поверхностей детали, их взаимного положения и сопряжения определяют форму и параметры криволинейных образующей 5 и направляющей 4, а также параметры траектории относительного движения огибания инструмента и детали, которое реализуют с учетом особенностей компановки и количества управляемых координат применяемого станка. В общем случае относительным движением огибания инструмента 2 и детали 1 путем относительного пространственного поступательного перемещения по трем взаимно перпендикулярным направлениям 7, 8, 9 и относительных вращательных перемещений 10, 11, 12 вокруг этих направлений обеспечивают контакт исходной инструментальной и обрабатываемой поверхностей по линии 13, с которой совпадает направление главного движения режущих элементов, что позволяет обрабатывать поверхность знакопеременной кривизны за один проход с заданной степенью точности.

Примером выполнения способа может служить операция обработки аэродинамических поверхностей лопатки на станке с ЧПУ.

Деталь 1 устанавливают на поворотный стол с управлением по координатам А и В. Корпус инструмента 2 закрепляют через кронштейн 14 неподвижно на корпусе шпиндельной бабки 15. Вращением шпинделя 16 через оправку 17 режущим элементом 3 инструмента 2 сообщают криволинейное главное движение вдоль направляющей, плоскость которой располагают перпендикулярно оси шпинделя. Инструменту 2 и детали 1 сообщают относительное движение огибания путем одновременного перемещения крестового стола по координатам Х и Z, шпиндельной бабки по координате Y и поворота стола по координатам А и В.

При установке лопатки на поворотный стол станка в приспособлении, обеспечивающем параллельность полки лопатки и плоскости направляющей инструмента, обработку осуществляют движением только по четырем осям X, Y, Z, А.

Таким образом, за один проход осуществляют обработку поверхностей профиля пера, приполочного участка, полки и ее сопряжения с профилем со стороны корыта, а затем другим проходом со стороны спинки лопатки, что наряду со значительным повышением производительности и качества обработки уменьшает трудоемкость доводочных операций. (56) Родин П. Р. и др. Обработка фасонных поверхностей на станках с числовым программным управлением. Киев, Техника, 1986, с. 82-83.

Использование: машиностроение, обработка поверхностей деталей типа лопаток газотурбинных двигателей, турбинных лопаток и др. Сущность изобретения: детали 1 обрабатывают инструментом 2, режущим элементам 3 которого сообщают движение со скоростью V вдоль криволинейной направляющей 4. Исходную инструментальную поверхность получают, перемещая плоскую криволинейную образующую режущих элементов вдоль криволинейной направляющей 4, лежащей в плоскости инструмента. Относительным движением огибания инструмента 2 и детали 1 путем относительного пространственного поступательного перемещения по трем взаимно перпендикулярным направлениям и относительных вращательных перемещений 10, 11, 12 вокруг этих направлений обеспечивают контакт инструментальной и обрабатываемой поверхностей по линии 13, с которой совпадает направление главного движения режущих элементов. 1, з. ф. , 6 ил.

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, при котором режущим элементам сообщают главное движение резания, а инструменту и детали - относительное движение огибания из условия обеспечения линейного контакта исходной инструментальной и обрабатываемой поверхностей, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, повышения качества поверхности и повышения производительности изготовления детали за счет обеспечения непрерывности реального линейного контакта исходной инструментальной и обрабатываемой поверхности, для обработки берут инструмент, исходную инструментальную поверхность которого получают, перемещая плоскую криволинейную образующую режущих элементов вдоль плоской криволинейной направляющей. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании отделочных инструментов режущих элементам сообщают дополнительное перемещение из условия, что исходная инструментальная поверхность является огибающей профиля режущего элемента при его перемещении.