RU2492030C1

RU2492030C1 - Method of processing solids of revolution

Info

Publication number: RU2492030C1
Application number: RU2012106316/02A
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Драчев; Дмитрий Александрович Расторгуев
Original assignee: Олег Иванович Драчев; Дмитрий Александрович Расторгуев
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-09-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed method comprises locating the workpiece over its length at centering stocks and feeding the cutter in lengthwise direction. To up the precision working, workpiece is located in inscribed circle in roughing while, in finishing, in circumscribed circle. Centering stocks are located in zones of workpiece nodal patter formation. Note here that coordinates of stock and workpiece contact points are set proceeding from the condition of the absence of pressure to workpiece location surface. In machining, workpiece axis is controlled by switching of centering stocks to stepwise variation of aforesaid coordinates at workpiece diameter decrease at cutter displacement by the stock under conditions of electric isolation of the cutter and the tool.

EFFECT: higher location accuracy.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлообработки маложестких деталей типа вал и может быть использовано на универсальных станках в механообрабатывающих цехах машиностроительных предприятий.The invention relates to the field of metal processing of non-rigid parts such as a shaft and can be used on universal machines in machining shops of machine-building enterprises.

Известен способ обработки деталей, предусматривающий измерение при помощи универсальных средств погрешностей формы и шероховатости обрабатываемой поверхности, после чего инструменту задают колебательное движение двух видов: в соответствии с погрешностью микропрофиля и погрешностью формы [1].A known method of processing parts, involving the measurement using universal means of shape errors and roughness of the processed surface, after which the tool is given an oscillatory movement of two types: in accordance with the microprofile error and the shape error [1].

Недостатками данного способа являются нестабильность точностных параметров обработанной поверхности из-за переменных параметров обрабатываемой поверхности в поперечном и продольном направлениях при постоянных параметрах задаваемых вибраций, сложность и трудоемкость предварительного определения погрешностей обрабатываемой поверхности.The disadvantages of this method are the instability of the precision parameters of the machined surface due to variable parameters of the machined surface in the transverse and longitudinal directions with constant parameters of the specified vibrations, the complexity and complexity of the preliminary determination of the errors of the machined surface.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, является способ обработки нежестких деталей, предусматривающий обработку в самоцентрирующих опорах с измерением упругой реакции детали в опорах, причем управление подачей ведут в функции стабилизации разницы между силами резания и измеренными в опорах реакциями [2].The closest method of the same purpose to the claimed invention, selected as a prototype, is a method of processing non-rigid parts, involving processing in self-centering supports with measuring the elastic reaction of the part in the supports, and the feed control is carried out in the function of stabilizing the difference between the cutting forces and the reactions measured in the supports [2].

Недостатком данного способа является сложность реализации адаптивного управления в плане быстродействия; создание неравномерных внутренних напряжений в объеме заготовки при ее зажиме за счет деформации заготовки в поперечном направлении.The disadvantage of this method is the difficulty of implementing adaptive control in terms of speed; the creation of uneven internal stresses in the volume of the workpiece when it is clamped due to the deformation of the workpiece in the transverse direction.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности обработки с сохранением ее после обработки с достижением следующих технических результатов: повышение точности формы детали в поперечном сечении за счет стабилизации силы резания в течение оборота заготовки; повышение стабильности геометрии детали во времени за счет формирования более равномерной картины распределения напряжений в объеме заготовки; повышение точности детали в продольном направлении за счет использования люнетов.The problem to which the invention is directed is to increase the accuracy of processing while preserving it after processing to achieve the following technical results: increase the accuracy of the shape of the part in cross section by stabilizing the cutting force during the rotation of the workpiece; increasing the stability of the geometry of the part over time due to the formation of a more uniform picture of the stress distribution in the volume of the workpiece; increasing the accuracy of the part in the longitudinal direction through the use of lunettes.

Эта задача решается тем, что в способе обработки тел вращения, который предусматривает базирование заготовки в расположенных по ее длине самоцентрирующих опорах, базирование заготовки при черновой ее обработке ведут по вписанной окружности, а при чистовой - по описанной, самоцентрирующие опоры устанавливают в зонах образования узлов пучностей заготовки, при этом задают координаты положения контактных точек опоры с заготовкой из условия отсутствия давления на базовую поверхность заготовки, а в процессе обработки заготовки производят управление положением ее оси путем переключения самоцентрирующих опор на ступенчатое изменение положения координат контактных точек опоры с заготовкой при изменении диаметра заготовки по ходу перемещения инструмента в момент его прохода мимо опоры в условиях электрической изоляции резца и заготовки.This problem is solved by the fact that in the method of processing bodies of revolution, which involves basing the workpiece in the self-centering supports located along its length, the workpiece is guided during rough processing along the inscribed circle, and when finishing - as described, the self-centering supports are installed in the zones of formation of antinode nodes the workpiece, in this case, the coordinates of the contact points of the support with the workpiece are set from the condition that there is no pressure on the base surface of the workpiece, and in the process of processing the workpiece, produce controlling the position of its axis by switching the self-centering supports to a stepwise change in the coordinate position of the contact points of the support with the workpiece when changing the diameter of the workpiece in the direction of movement of the tool at the moment it passes the support in the conditions of electrical isolation of the cutter and workpiece.

Базирование при черновой обработке по вписанной окружности обеспечивает исправление формы базовой поверхности заготовки за счет ее накатывания и повышения круглости базового сечения.Basing during roughing along the inscribed circle provides correction of the shape of the base surface of the workpiece by rolling it and increasing the roundness of the base section.

Базирование при чистовой обработке по описанной окружности обеспечивает стабилизацию оси заготовки при отсутствии остаточных деформаций от накатки в месте расположения базовой шейки.The base during finishing along the described circle ensures stabilization of the axis of the workpiece in the absence of residual deformation from knurling at the location of the base neck.

Установка самоцентрирующих опор в зонах образования узлов пучностей заготовки обеспечивает максимальную жесткость технологической системы при минимальных возмущениях. При этом происходит одновременное демпфирование заготовки в ее сечениях между опорами, что повышает точность обработки за счет снижения интенсивности колебаний заготовки.The installation of self-centering supports in the zones of formation of nodes of the antinodes of the workpiece provides maximum rigidity of the technological system with minimal disturbances. At the same time, there is a simultaneous damping of the workpiece in its sections between the supports, which increases the accuracy of processing by reducing the intensity of the vibrations of the workpiece.

Задание координат положения контактных точек опоры с заготовкой из условия отсутствия давления на базовую поверхность заготовки позволяет не накатывать обработанную поверхность (нет пластической деформации) из-за отсутствия давления на ролики, что обеспечивает их минимальный износ.Setting the coordinates of the contact points of the support with the workpiece from the condition that there is no pressure on the base surface of the workpiece allows you to not roll the processed surface (no plastic deformation) due to the lack of pressure on the rollers, which ensures their minimum wear.

В целом же базирование по поверхности, которая совпадает с измерительной поверхностью, исключает технологическую наследственность от предыдущих установов и условий закрепления (биение центровых отверстий, погрешность их формы).In general, basing on a surface that coincides with the measuring surface excludes technological heredity from previous installations and fixing conditions (runout of center holes, their shape error).

Управление положением оси заготовки путем переключения самоцентрирующих опор на ступенчатое изменение положения координат контактных точек опоры с заготовкой при изменении диаметра заготовки по ходу перемещения инструмента в момент его прохода мимо опоры обеспечивает стабильность параметра жесткости технологической системы при изменении размеров обрабатываемой поверхности, повышение точности обработки.Controlling the position of the workpiece axis by switching the self-centering supports to a stepwise change in the coordinate position of the contact points of the support with the workpiece when changing the diameter of the workpiece as the tool moves when it passes the support ensures the stability of the rigidity parameter of the technological system when changing the dimensions of the machined surface, increasing the accuracy of processing.

Электрическая изоляция резца и заготовки позволяет определять моменты касания рычагов люнетов с обрабатываемой поверхностью.The electrical insulation of the cutter and the workpiece allows you to determine the moments of contact of the levers of the lunettes with the treated surface.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено: на фиг.1 приведена система для реализации способа обработки тел вращения, вид сверху; на фиг.2 показан разрез А-А фиг.1; на фиг.3 показан разрез Б-Б фиг.2.The invention is illustrated by drawings, which depict: figure 1 shows a system for implementing a method of processing bodies of revolution, top view; figure 2 shows a section aa of figure 1; figure 3 shows a section bB of figure 2.

Устройство для реализации способа автоматического управления оси заготовки содержит вал 1, самоцентрирующие опоры в виде люнетов 2, станину 3 люнетов, привод зажима 4 самоцентрирующих люнетов (например, в виде шагового двигателя), переднюю 5 и заднюю 6 опоры со сферическими центрами 7, поводковый патрон 8, блок управления люнетами 9, резцовую группу 10, через ходовой винт 11 связанную с датчиком положения резца 12. Оба центра имеют сферическую часть опорной поверхности, что позволяет фиксировать заготовку 1 в осевом направлении по координате X, при этом ось вращения заготовки не обязательно должна совпадать с осью вращения шпинделя и задней опоры станка. Оба жестких центра 7 электрически изолированы от корпуса опор 5 и 6 станка.A device for implementing a method of automatic control of the axis of the workpiece includes a shaft 1, self-centering bearings in the form of lunettes 2, a bed 3 of lunettes, a clamp drive 4 of self-centering lunettes (for example, in the form of a stepper motor), front 5 and rear 6 bearings with spherical centers 7, a driving cartridge 8, the control unit for the lunettes 9, the cutting group 10, through the spindle 11 connected to the position sensor of the cutter 12. Both centers have a spherical part of the supporting surface, which allows fixing the workpiece 1 in the axial direction along the X coordinate, this axis of rotation of the workpiece does not have to coincide with the axis of rotation of the spindle and the rear support of the machine. Both rigid centers 7 are electrically isolated from the body of the supports 5 and 6 of the machine.

Люнет (фиг.2) содержит корпус 13, в котором на копир 14 опираются рычаги 15 с опорными роликами 16 и перемещаемый шарико-винтовой парой 17 от привода зажима 4. Каждый из опорных роликов 16 связан через проводной канал 18 с источником питания 19 и блоком управления 9.The lunette (figure 2) contains a housing 13 in which levers 15 with support rollers 16 are supported on the copier 14 and moved by a ball screw pair 17 from the clamp drive 4. Each of the support rollers 16 is connected through a wired channel 18 to a power source 19 and a unit management 9.

Опорные ролики 16 (фиг.3) выполнены с буртиками 20 по краям, изолированы от рычагов 15 изолятором 21. По буртикам 20 скользят щетки 22, поджатые пружинами 23, и от которых через провода 18 они связаны с источником питания 19.Support rollers 16 (Fig. 3) are made with shoulders 20 at the edges, insulated from levers 15 by insulator 21. Brushes 22 slide along the shoulders 20, pressed by the springs 23, and from which they are connected through the wires 18 to the power source 19.

Способ обработки тел вращения производят следующим образом. Вал 1 (фиг.1) устанавливают в раскрытые рычаги 15 самоцентрирующих люнетов 2, установленных вдоль оси заготовки вала 1 на отдельной станине 3 в функции длины заготовки в зонах образования узлов пучностей. Далее включают приводы зажима 4, которые закреплены в корпусах люнетов 2, и которые через шарико-винтовую пару 17, перемещая копир 14, поворачивают рычаги 15 и одновременно подводят ролики 16 до контакта с поверхностью заготовки 1. В это время заготовку 1 поджимают задним центром 7 в опоре 6 до контакта с идентичным передним центром 7 в передней опоре 5, установленным в шпинделе станка (не показан). В момент контакта одного из роликов любого самоцентрирующего люнета происходит замыкание электрической цепи источника электропитания 10 (напряжением не выше 24 В). Моменты контакта роликов 16 всех самоцентрирующих люнетов 2 с поверхностью заготовки регистрируются через источник электропитания 19 блоком управления 9, на вход которого подается сигнал с источника электропитания 19 о моменте контакта на всех люнетах 2. Заготовка 1 базируется по описывающей окружности при черновом точении. После фиксации заготовки 1 по трем координатам включают привод вращения заготовки 1, подводят резец в резцедержателе 10 с заданной глубиной резания и включают продольную подачу. Положение вершины резца 10 определяют с помощью датчика положений резца 12. При прохождении первого люнета 2 резцом между роликами 16 происходит разрыв контакта поверхности роликов и поверхности заготовки 1. Блок управления 9 получает сигнал о разрыве контакта и включает привод зажима 4, который обеспечивает сходимость роликов 16 к центру заготовки 1. Ролик одним буртиком 20 начинает перемещаться к центру заготовки 1 и блок управления 9 отслеживает контакт с заготовкой буртика 20. При одновременном замыкании двух буртиков 20 с заготовкой 1, через щетки 22 и провода 18, блок управления 9 останавливает привод зажима (шаговый двигатель) 4. В этом случае привод зажима 4 обеспечивает сходимость всех трех опорных роликов 16 люнетов 2, то есть базирующая поверхность проходит по описывающей окружности.The method of processing the bodies of revolution is as follows. Shaft 1 (Fig. 1) is installed in the open levers 15 of self-centering lunettes 2 installed along the axis of the shaft 1 blank on a separate bed 3 as a function of the length of the workpiece in the zones of formation of antinode nodes. Next, the clamp drives 4 are mounted, which are fixed in the cases of the lunches 2, and which, through the ball screw pair 17, moving the copier 14, turn the levers 15 and simultaneously bring the rollers 16 to contact the surface of the workpiece 1. At this time, the workpiece 1 is pressed by the rear center 7 in the support 6 to contact with the identical front center 7 in the front support 5 mounted in the spindle of the machine (not shown). At the moment of contact of one of the rollers of any self-centering lunette, the electric circuit of the power supply 10 is closed (voltage not exceeding 24 V). The moments of contact of the rollers 16 of all self-centering lunettes 2 with the surface of the workpiece are recorded through the power supply 19 by the control unit 9, to the input of which a signal is supplied from the power supply 19 about the moment of contact on all lunettes 2. The workpiece 1 is based on a describing circle for rough turning. After fixing the workpiece 1 in three coordinates, turn on the drive for rotating the workpiece 1, bring the cutter in the tool holder 10 with a given cutting depth and turn on the longitudinal feed. The position of the tip of the cutter 10 is determined using the position sensor of the cutter 12. When the first lance 2 passes the cutter between the rollers 16, the contact of the surface of the rollers and the surface of the workpiece 1 breaks. The control unit 9 receives a contact break signal and activates the clamp drive 4, which ensures the convergence of the rollers 16 to the center of the workpiece 1. The roller with one shoulder 20 begins to move to the center of the workpiece 1 and the control unit 9 monitors the contact with the workpiece of the bead 20. When two beads 20 are simultaneously closed with the workpiece 1, through u heel 22 and wires 18, the control unit 9 stops the clamping actuator (a stepper motor) 4. In this case, the clamp actuator 4 ensures convergence of the three support rollers 16 lunettes 2, i.e. basing surface extends along the circumscribed circumference.

По мере прохождения резца 10 через все люнеты 2 базируют заготовку 1 по вписывающей окружности. От прохода резца 10 к проходу точность заготовки 1 повышается как в продольном, так и в поперечном сечениях.As the cutter 10 passes through all the lunettes 2, the workpiece 1 is based on an inscribed circle. From the passage of the cutter 10 to the passage, the accuracy of the workpiece 1 is increased both in longitudinal and in cross sections.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №1514485, кл. В23В 1/00, 1987.1. USSR copyright certificate No. 1514485, cl. B23B 1/00, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР №1294482, кл. В23В 1/00, 1987.2. USSR copyright certificate No. 1294482, cl. B23B 1/00, 1987.

Claims

A method of processing bodies of revolution by cutting, including basing the workpiece in self-centering supports located along its length and reporting a longitudinal feed to the cutter, characterized in that the workpiece is guided during rough machining along the inscribed circle, and when finishing - as described, self-centering supports are installed in the formation zones nodes of the antinodes of the workpiece, while the coordinates of the contact points of the support with the workpiece are set from the condition that there is no pressure on the base surface of the workpiece, and during processing the workpieces control the position of its axis by switching the self-centering supports to a stepwise change in the coordinate position of the contact points of the support with the workpiece when changing the diameter of the workpiece in the direction of movement of the tool when it passes the support in the conditions of electrical isolation of the cutter and the workpiece.