У Д К 6 2 1 .9 1 .0 4
В. А. Данилов, Л. А. Данилова, Р. А. Киселев
АНАЛИЗ СХЕМ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
в первом случае ось 3 (рис. 1) инструмента 2 и ось 5 заготовки 1 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. В процессе обработки заготовке и ин
струменту сообщают согласованные вращательные движения соответственно Bj и В2 с частотами iij и п^. Для обеспечения непрерывности процесса деления отноше
ние указанных частот должно удовлетворять условию . _ т
z
0
)где m - число обрабатываемых пазов; z - число режущих элементов.
Для образования пазов по длине инструменту сообщают также в плоскости вра
щения заготовки прямолинейное перемещение П3 вдоль прямой, проходящей че
рез ось вращения заготовки, и связанный с этим перемещением поворот в той же плоскости вокруг перпендикулярной ей оси [1]. Независимо от схемы резания (попутная или встречная) перемещение резца 4 относительно заготовки 1 должно осуществляться по прямой, проходящей через ось вращения заготовки. Это воз
можно при определенном соотношении окружных скоростей V j и V2 соответственно заготовки и резца и определенной ориентации инструмента относительно направ
ления его поступательного перемещения, задаваемого углом а .
Результирующая скорость V скоростей Vj и V2 должна быть направлена вдоль паза, поэтому
п . К
а =
— a r c s m —
У 2 - Так как Fj = 2 л щ , V2 = n D n ^ , то с учетом формулы (1)
п
.
2 r zа = — a r c s m - - - -
2
D m(2)
( 3 )
Скорость резания при данной схеме обработки практически определяется зна
чением скорости V, которая максимальна при г = 0,5^/, где d - диаметр заготовки.
Для этого момента
V = ny l ( Dn, f - ( d n, f . ( 4 )
откуда частота вращения инструмента при заданной скорости резания определяет
ся зависимостью
(5)
Для коротких пазов, когда допускается формообразование впадин по дуге окруж
ности, более производительна упрощенная схема обработки без перемещения инст
румента вдоль паза. В этом случае пазы образуются по длине только движениями Bj и В2, а по глубине - относительным перемещением инструмента и заготовки вдоль оси вращения последней. Угол а установки инструмента определяется по формуле (3), где г принимается равным среднему радиусу зубчатого контура.
Схема обработки пазов при параллельных осях инструмента 2 и заготовки 1 показана на рис. 2. В процессе обработки им сообщаются вращательные движения соответственно Bj и Bj вокруг осей 3 и 5, а инструменту - движение врезания ГІ3 вдоль оси вращения заготовки.
Рис. 2. Схема обработки пазов торцевой резцовой головкой: а ~ кинематическая схема обработки, б - схема формообразования паза.
Траектория формообразующей точки М в системе координат ХО Y описывается системой уравнений
X = I c o s а - й c o s
{ а {i- 1 ) )
y = ^ Z s i n a - h J t s i n ( a ( i - l ) ) ’
(б)где а - угол поворота заготовки, соответствующий углу a (i-l) поворота резцовой головки;
i - отношение частот вращательных движений В2 и В j.
В частном случае при і=1
x = = L c o s a - R
y - L s i n a
’
(7)или
( x + ^ г ) Ч / = I ^ (8)
т.е. траектория данной точки представляет собой окружность, радиус которой ра
вен расстоянию L между осями инструмента и заготовки, а центр смещен на рас
стояние R от начала координат. Исходя из формы траектории формообразующего движения, данная схема применима для обработки пазов, боковые поверхности ко
торых спрофилированы по окружности. Схема позволяет обрабатывать детали с четным и нечетным числом пазов.
Если 1=2, то при L=R и одинаково направленных вращательных движениях ин
струмента и заготовки (рис. 2, б) формообразующая точка движется по траектории, уравнение которой в параметрической форме имеет вид
jc = 0
y = 2 R ń n a ' (9)
Следовательно, режущий элемент перемещается по прямой, проходящей через ось вращения заготовки, что обеспечивает возможность обработки прямолиней
ных пазов.
Схема обработки по рис. 2 при L^R в зависимости от значения i и количества режущих элементов позволяет изготавливать четное или нечетное число пазов пе
ременной ширины, например, кулачковых муфт.
В рассмотренных выше схемах обработки профиль паза образуется методом копирования, поэтому его ширина не превышает удвоенной длины проекции ре
жущей кромки резца на плоскость, перпендикулярную оси паза (траектории ис
полнительного движения). Это ограничивает технологические возможности дан
ных схем по ширине пазов, так как с увеличением последней соответственно воз
растает сила резания, что снижает виброустойчивость обрабатывающей систе
мы. В этой связи обе схемы целесообразно использовать преимущественно для обработки узких пазов.
Для исключения влияния ширины обрабатываемых пазов на виброустойчивость станка и повышения универсальности режущего инструмента рекомендуется фор
мировать паз по ширине не единовременно, а последовательно, т.е. не методом копирования, а методом следа или сочетанием данных методов. На этом принципе основана схема обработки пазов на торцах деталей [2], представленная на рис. 3.
От схемы на рис. 2 она отличается тем, что требуемую ширину пазов обеспечивают не за счет параметров режущей части инструмента, а кинематически, сообщая за
готовке дополнительное вращение В^ во время профилирования паза по ширине. В данном случае процесс обработки состоит из последовательно выполняемых эта
пов врезания и профилирования.
Рис. 3. Схема обработки широких пазов: а (б) - кинематическая схема обработки на этапе врезания (профилирования); в - относительное расположение инструмента и заготовки.
На этапе врезания заготовке 1 (рис. 3, а) сообщают вращение Bj с частотой вокруг оси 5, а резцовой головке 2 - вращение В2 с частотой П2 вокруг оси 3 в том же направлении, что и вращение В^. При этом Одновременно с движения
ми Bj и В2 резцовой головке сообщается также движение П3 вдоль оси 3.
При переходе к этапу профилирования изменяют соотношение частот враща
тельных движений заготовки и резцовой головки, имевшее место на этапе вреза
ния. Тем самым создают относительное перемещение режущих зубьев резцовой головки вдоль контура заготовки для получения требуемой ширины паза.
Соотношение частот вращательных движений заготовки и резцовой головки зада
ют в зависимости от скорости и направления движения профилирования по формуле
Щ яаЙ2 ’ (10)
где S -- скорость движения профилирования (круговая подача);
d - диаметр заготовки;
Знак «плюс» соответствует одинаково направленным вращению заготовки и дви
жению профилирования, «минус» - противоположно направленным этим движениям.
Для обеспечения соотношения (10) изменяют по сравнению с этапом врезания частоту вращения заготовки на
А п , = —
'
n d или частоту вращения резцовой головки наД й , =
n d ■
(11)
(12) Практически это обеспечивается при сообщении дополнительного вращения заготовке (рис. 3, б, в) или резцовой головке соответственно с частотой Дп, или Дп2. Поэтому в первом случае частоту вращения заготовки на этапе профилирова
ния задают по формуле
^ = 0 , 5 ^ ± - ,
а во втором - изменяют частоту вращения резцовой головки:
о ^ 2 5
^2 = ± —
.
n d
(13)
(14) Благодаря тому, что после выполнения этапа врезания изменяют соотношение частот вращательных движений резцовой головки и заготовки и тем самым созда
ют движение профилирования, обеспечивается возможность обрабатывать пазы, ширина которых не зависит от длины режущей кромки зуба инструмента, а опреде
ляется временем этапа профилирования.
Последовательное формирование обрабатываемых пазов по ширине может быть обеспечено не только кинематически за счет введения дополнительного вращения, но и конструктивно - при переносе функции кинематики профилирования на ре
жущий инструмент. В этом случае количество режущих элементов не зависит от числа нарезаемых пазов, что позволяет управлять толщиной срезаемых слоев ме
талла и оптимизировать условия резания.
Рассмотренные схемы обработки реализуются на специальных или модернизи
рованных универсальных зубошлицефрезерных станках, изготавливаемых Витеб
ским станкостроительным заводом им. Коминтерна.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.С. 1798053 СССР, МКИ В23СЗ/00. Способ обработки пазов на торцах дета
лей / В. А. Данилов, Л.А. Данилова. - Опубл. Б.И., 1993, №8.2. А.С. 1798055 СССР, МКИ В23СЗ/28. Способ обработки пазов на торцах деталей /В.А. Данилов. - Опубл.
Б.И., 1993, т .
У Д К 6 2 1 .9 1 .0 4
В. А. Данилов, В. А. Терентьев