Способ обработки ручьев валков горячего пильгерования и вальцетокарный станок для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B23B5/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к оборудованию для металлообработки,

Целью изобретения является повышение производительности обработки путем оптимизации условий резания.

. На фиг.1 показано сечение валка с разбивкой ручья на участки формообразова- ния; на фиг.2 - вид валка спереди на фиг.1; на фиг.З - вид валка спереди с привязкой к координатам и инструментом; на фиг.4 - сечение валка с указанием углов наклона в опорных точках; на фиг.5 - 7 - положения токарного резца относительно обрабатываемого валка; на фиг.8 - вид спереди валка с двумя положениями токарного резца в нулевой точке; на фиг.9 - вид ручья в произвольной точке; на фиг.10 - радиальное сечение ручья валка на фиг.9:. на фиг.11 осевое сечение ручья валка на фиг.9; на фиг.12 - сечение, параллельное радиусу- вектору на фиг.9; на фиг. 13 - вид на станок спереди; на фиг. 14 - вид на станок сверху; на фиг. 15- вид на станок с левого торца.

На фиг.1 в области 1 размер ручья валка уменьшается до размера раскатного ручья - область 2, соответствующего диаметру изготавливаемой трубы. Область 3 соответствует переходу к заданному размеру изделия. Области 4, 0, 6 и 7 соответствуют необходимым участкам перехода при осуществлении технологического процесса прокатки.

На фиг.2 показан максимальный угол поворота 8 и теоретический радиус валка RW, .

На фиг.З вид палка спереди показаны угол резания, радиус - вектор и осевая со00

со ь

XI

N

00

GJ

тавплющая Wsz в нулевой точке ручья элка для сечения с углом у 90°.

При этом положение радиусного резца с размерами KV задается координатами X Z.

На фиг.4 показано сечение палка с углаи Wsx, V 0° и Uw до нулевой точки ручья.

На Ф иг. 5 - 7 показано сечение оалка с

ремя положениями резца 10, причем на

иг. 5-6 резец показан с вертикальным

перемещением по оси Y и коррекцией углосого положения валка Скорр.

На фиг.7 показано положение резца без коррекции.

На фиг.8 валок, показанный спереди, представлен с двумя положениями резцов 11 о нулевой точке, причем резец на левой части ручья повернут на угол А и скорректирован по координате Y на величину со знаком минус. Резец 11 на правой части ручья повернут на отрицательный угол А и также скорректирован по координате Y на величину со знаком минус.

На фиг. 9-12 точка 12 на поверхности ручья зафиксирована с помощью различных углоп; па фиг.9 она задается углом наклона и его составляющими по координатам X и Z. Эта точка определяется с помощью вписанного угл.а валка Uw, угла сечения 1/(фиг,4) и действующего радиуса ручья KR. Угол наклона Ws (фиг. 12) определяется по формуле

Ws arcig(dKR/dUw-p),

где JKR/clUw - производная радиуса ручья KR по вписанному углу Uw;

р- действующий радиус-вектор ручья.

На фиг. 10 и. 11 показаны радиальная и осевая составляющие угла наклона Ws (фиг.12), при этом

Wsx arctg (tg(Ws) cos( V-0: Wsz arctg (tgWs) -sin ( Ц).

Последние параметры используются для расчета коррекции.

Предложенный станок содержит переднюю бабку 13 со шпинделем 14, заднюю бабку 15 и люнеты 16, размещенные на станине 17, в которых устанавливается и крепится обрабатываемый валок 18. На задней части станины 17 на направляющих размещен крестовый суппорт с управляемыми приводами-подач продольных салазок 19 (ось Z) и поперечных салазок 20 (ось Z), на которых размещена вертикальная каретка 21 (ось Y) с поворотным резцедержателем

22, обеспечивающая угловое перемещение резца вокруг его продольной оси (ось А) из 145°.

На суппорте установлена телевизионмая камера 23 для наблюдения за процессом обработки.

Управляемый привод передней бабки 13 обеспечивает перемещение шпинделя по оси С.

Шпиндельная бабка снабжена компенсатором переменных моментов вращения, создаваемых при обработке валка, и содержит управляемый регулируемый гидроцилиндр 24 со што ком, установленный на

станине с левой стороны шпиндельной бабки несвязанный посредством рычага 25 с цапфой 26, закрепленной на шпинделе 14. На шпинделе станка установлен патрон 27,. Предложенный станок работает следующйм образом.

На подлежащем обработке валке устанавливается определенное число сечений и опорных точек, дли которых основные данные - радиус ручья KR, угол резания FW,

угловое положение сечения от нулевой точки (угол Uw) - заданы в файле данных вычислительной машины (не показано). К устройству ЧПУ станком (не показано) подключается компьютер, в котором производится расчет положения режущего инструмента по осям для любого углового положения валка.

Форма ручья определяется системой функций f(X), f(Uw, -ip), параметры которых

содержатся в файле данных ЭВМ, посредством которых определяется радиус ручья KR для каждой точки с координатами вписанного угла валка Uw (от 0 до 360°) угла сечения ручья ip (от -90 до +90°) и теоретического

радиуса RW валка, При получении производных dKR/dUw при р RW - KRsin гр для каждой опорной точки (Uw, ty) рассчитывается соответствующий угол наклона в направлении, перпендикулярном к

поверхности ручья в этой точке по уравнению.

Ws arctg (dKR/dKw: p

0 Далее определяется радиальная и осевая составляющие

W.sx arctg (tg Ws cos V) 55Wsz arctg (tg Ws sin 1/)

С учетом этих параметров и значения радиуса инструмента Kv рассчитываются координаты и величины коррекции для каждой

точки, заданной значениями углов Uw и

у.

X Rw - (Кр - Kv) sin t/

Z (KR - Kv) cos гр ;

Y (Pw - KR) tg Ws

Эти данные а также оеличины коррек- ции по координатам передаются на устройство ЧПУ, осуществляющее управление рабочих органов станка с равномерной скоростью.

Компенсатор переменных моментов вращения, вызываемых эксцентриситетом центра тяжести валка, работает следующим образом.

Обрабатываемый валок устанавливается между центрами станка при нижнем рас- положении его центра тяжести. Затем шпиндель передней бабки проворачивают до совпадения нулевой точки патрона 27 с нулевой точкой валка. Затем рычаг 25 закрепляется в верхнем положении. При вращении обрабатываемого валка, вызываемый эксцентриситетом центра тяжести валка, момент компенсируется путем регу- лировки гидравлического давления в гидроцилиндре 24. Степень компенсации моментов контролируется сравнением величины силы тока электродвигателя главного привода.°

Формула изобретения

1. Способ обработки ручьев валков горячего пильгерования на вальцетокарном станке с числовым программным управлением, при котором форма ручья, выражен- пая математическими зависимостями, запоминается в вычислительной машине и поверхность ручья, описываемая в каждой точке посредством системы линейных и угловой координатных осей, обрабатывается

5

10

15

20 5 0

5

0 5

токарными инструментами при линейных и угловом,перемещении, причем геометрическая форма ручья формируется посредством совместных перемещений резца - поперечного (ось X), продольного, параллельного оси валка (ось Z), и углового перемещения валка (ось С), отличающийся тем, что оптимальную настройку угла резания резца осуществляют в каждой опорной точке перпендикулярно тангенциальной поверхности ручья посредством вертикального перемещения резца (ось V) поперек оси валка и вращения резца (ось А) при одновременной коррекции углового положения валка по оси С, причем после введения параметров валка (диаметр валка, диаметр ручья, скорость и глубина резания, подача) вычислительная машина во время обработки валка из заложенных в нее данных ручья рассчитывает координатные точки осевых перемещений и осуществляет числовое управление с интерполяцией сложных кривых.

2.Вальцетокарный станок с числовым программным управлением для обработки ручьев валков горячего пильгерования, в которых форма ручья, выраженная математическими зависимостями, запоминается в вычислительной машине, содержащий станину, шпиндельную бабку и крестовый суппорт с управляемыми приводами подач шпинделя, продольных и поперечных салазок, отличающийся тем, что. суппорт снабжен кареткой, предназначенной для вертикального перемещения резца, и поворотным резцедержателем, предназначенным для углового перемещения резца, вокруг его продольной оси.

3.Станок по п.2, о тли чающийся тем, что шпиндельная бабка снабжена компенсатором переменных моментов вращения, выполненным в виде управляемого регулируемого гидроцилиндра, установленного на станине елевой стороны шпиндельной бабки и связанного посредством рычага с введенной в станок цапфой, закрепленной на шпинделе.

fc

с:

(VI

N

t

e«o

Изобретение относится к станкостроению, в частности к станкам для обраб отки ручьев пильгерных валков. Предложен способ обработки ручьев пильгерных валков, форма которых выражается математическими зависимостями, при котором к двум линейным по осям X и Z перемещениям резца и угловому перемещению валка по оси С добавляется вертикальное перемещение по оси Y и угловое вращение резца по оси А при одновременной коррекции по осям. Предложен станок, реализующий указанный способ. Станок снабжен устройством компенсации переменных моментов вращения, вызываемых эксцентриситетом центра тяжести валка. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 15 ил.

о

о

со сг о

1834748

Фиги

фиг. В

ff-ff

(pus. //

1вЛ4/ЧО

A-A

фс/г to

c-c

cpuafZ

со

s

S

со

22 С 26 25

I I /

. -fs