способ фрезерования кольцевых канавок переменного профиля

Формула изобретения

Способ фрезерования кольцевых канавок переменного профиля вращающейся дисковой фрезой, при котором производят врезание фрезы на необходимую глубину канавки, а затем сообщают вращение заготовке, отличающийся тем, что используют дисковую фрезу, разрезанную по радиусу с образованием концов, осуществляют согласованное с вращением заготовки разведение концов в плоскости, проходящей через оси вращения заготовки и дисковой фрезы, при этом шаг Р винтовой режущей поверхности, полученной при разведении концов дисковой фрезы, определяют по формуле

P= В_mах-В_фр,

где В_max - максимальная ширина кольцевой канавки переменного профиля;

В_фр - высота дисковой фрезы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для обработки кольцевых канавок переменного профиля дисковым инструментом, например, дисковой фрезой, шлифовальным кругом и т. п.

Известны способ и устройство для абразивной обработки эластичным инструментом, содержащее корпус со шпинделем, на котором установлены находящиеся в контакте с инструментом обращенные друг к другу торцами два фланца, один из которых закреплен неподвижно, а второй установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, а также механизм осевого перемещения подвижного фланца, при этом упомянутые торцы фланцев выполнены волнообразными, кроме того, выступы одного фланца расположены против впадин другого фланца [1].

Недостатком известного способа и устройства для его реализации является узкая специализация и невозможность использования других видов инструментов, что ограничивает область применения.

Известен способ, осуществляемый с помощью привода шлифовального круга, для обработки кольцевых канавок переменного профиля [2]. Привод содержит установленную с возможностью осцилляции на шейке приводного вала планшайбу с расположенным на ней шлифовальным кругом. Планшайба взаимодействует с механизмом ее осцилляции с изменением угла наклона шлифовального круга к плоскости вращения. Механизм включает установленные с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения в неподвижном диске плунжеры, имеющие ролики, контактирующие с одним торцом планшайбы, и шарики, катящиеся по поверхности профильного кулачка.

Последний расположен на торце приводного шкива, получающего вращение от обрабатываемой заготовки через зубчатую ременную передачу. Диск и приводной шкив расположены на неподвижном валу, который смонтирован на стойке соосно приводному валу планшайбы, взаимодействующей с внутренней сферической поверхностью шайбы приводного вала. Зубчатая ременная передача привода торцового кулачка имеет быстросъемный шкив, который устанавливается на обрабатываемой заготовке, с числом зубьев и наружным диаметром, в два раза меньшим, чем приводной шкив.

Недостатком способа является сложность конструкции и изготовления привода круга для его реализации, особенно сферических шайб, шейки, профильного торцового кулачка и плунжеров, а также большой износ многих сопрягаемых деталей из-за больших инерционных сил, так как для достижения нормальной скорости резания при шлифовании кругу необходимо сообщать высокую частоту вращения.

Известно специальное устройство крепления инструмента для реализации способа фрезерования канавок фасонного профиля [3], при котором производят врезание фрезы на необходимую глубину канавки, после чего сообщают вращение заготовке, причем движения вращения заготовки и качания фрезы в плоскости, проходящей через оси вращения заготовки и инструмента, согласованы, при этом наибольший угол качания фрезы за пол-оборота заготовки определяют по приведенной формуле.

Недостатком указанного способа и устройства является сложность изготовления и реализации способа, требующая больших трудовых и финансовых затрат.

Заявляемое изобретение решает задачу обработки кольцевых канавок переменного профиля, уменьшения затрат на технологическую подготовку производства, расширения технологических возможностей и повышения качества и производительности.

Это достигается с помощью предлагаемого способа фрезерования кольцевых канавок переменного профиля вращающейся дисковой фрезой, при котором производят врезание фрезы на необходимую глубину канавки, после чего сообщают вращение заготовке, при этом движения вращения заготовки и разведение концов разрезанной по радиусу фрезы, в плоскости, проходящей через оси вращения заготовки и инструмента, согласованы, причем шаг витка винтовой режущей поверхности, полученной в результате разведения концов, определяется по формуле

Р=B_max-В_фр,

где В_max - максимальная ширина канавки переменного профиля;

В_фр - высота дисковой фрезы.

На фиг.1 представлена конструкция устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - рабочее положение инструмента, концы которого максимально разведены; на фиг.3 - исходное положение инструмента.

В деталях пневмо-, гидроаппаратуры и др. используются кольцевые канавки переменного профиля. Предлагается высокопроизводительный способ фрезерования канавок, реализуемый с помощью устройства и инструмента с изменяющимся шагом винтовой режущей периферийной поверхности.

Устройство содержит шпиндель 1, который с помощью подшипников 2 и 3 установлен с возможностью вращения в корпусе 4. Для вращения шпинделя служит шкив 5, соединенный бесконечным ремнем 6 со шкивом 7 приводного электродвигателя 8, установленного, например, на корпусе 4.

На шпинделе 1 между фланцем 9, неподвижно установленным с помощью шпонки и гаек 10, и механизмом осевого перемещения 11 одним концом закреплен инструмент - дисковая фреза 12. Дисковая фреза 12 берется высотой B_min, равной минимальной ширине обрабатываемой канавки, и разрезана по радиусу с возможностью разведения образовавшихся концов.

Один конец фрезы 12 крепится, например, винтом 13 к торцу фланца 9, при этом на второй конец фрезы 12 воздействует пружина 14, расположенная в стакане 15, закрепленном на фланце 9.

На шпинделе 1 между инструментом 12 и корпусом 4 установлен механизм 11 осевого перемещения с подвижным элементом - поршнем 16, к которому крепится второй конец фрезы 12.

Механизм 11 осевого перемещения может быть выполнен в виде силового цилиндра, соединенного с муфтой 17, установленной на нерабочем конце шпинделя. Муфта 17 в этом случае соединена с источником давления рабочей среды, например с гидростанцией или пневмосетью.

При работе устройства от двигателя 8 вращается шпиндель 1 вместе с фланцем 9, поршнем 16 и инструментом 12, который периферийной рабочей режущей поверхностью обрабатывает канавку 18 детали 19, шириной от B_min, равной высоте неразведенной дисковой фрезы, до В_mах, равной высоте разведенной дисковой фрезы.

Способ фрезерования кольцевых канавок переменного профиля предлагаемым устройством осуществляется следующим образом. Производят врезание фрезы на необходимую глубину канавки, причем фреза с неразведенными концами имеет высоту B_min (фиг.3). Затем движение вращения заготовки согласовывают с разведением концов фрезы, таким образом, что за пол-оборота заготовки концы фрезы плавно раздвигаются до величины В_mах максимальной ширины канавки (фиг. 2). За следующие пол-оборота заготовки концы фрезы плавно совмещаются, занимая исходное положение (фиг.3).

Разведение концов разрезанной по радиусу фрезы 12 производят в плоскости, проходящей через оси вращения заготовки 19 и инструмента 12, при этом образуется винтовая режущая периферийная поверхность длиной в один виток.

Шаг витка винтовой режущей поверхности, полученной в результате разведения концов, определяется по формуле

P=B_max-В_фр,

где В_max - максимальная ширина канавки переменного профиля;

В_фр - высота дисковой фрезы.

Для обработки кольцевых канавок переменного профиля создают деформацию инструмента путем разведения его концов за счет пружины 15, усилие которой должно быть больше усилия упругости инструмента, и совмещения их за счет приведения в действие механизма 11 осевого перемещения. Усилие механизма 11 осевого перемещения должно быть больше упругости пружины 15, которую он сжимает.

По сравнению с обычной фрезой, работающей по профильной схеме резания, предлагаемый инструмент - дисковая фреза с раздвинутыми концами имеет винтовую периферийную режущую поверхность и дополнительно снимает припуск боковыми кромками в виде узких слоев, расположенных нормально к обрабатываемой донной поверхности паза. Такая схема резания носит название последовательной или генераторной [4].

Генераторная схема предназначена для обработки заготовок после ковки или штамповки, имеющих на поверхности корку.

В предлагаемом способе фреза обеспечивает большую толщину и меньшую ширину среза, что интенсифицирует процесс, увеличивает производительность обработки и стойкость инструмента, при этом не требует предварительной обработки заготовки и позволяет фрезеровать по корке.

Фреза с винтовой режущей поверхностью может иметь меньшую высоту В_min по сравнению с традиционной и позволяет экономить расход инструмента.

Пример. Производили обработку фрезерованием кольцевой канавки переменного профиля. Размеры канавки: минимальная ширина - 4 мм, максимальная - 8 мм, глубина - 4 мм, диаметр заготовки - 50 мм, заготовка из стали 45 ГОСТ 1050-88, незакаленная. Фреза дисковая трехсторонняя 2240-0367 - Р9 по ГОСТ 3755-78, разрезанная по радиусу электроискровым методом. Наружный диаметр 63 мм, высота В_фр=4 мм, диаметр отв. 22 Н7 мм, число зубьев - 16.

Обработку осуществляли на горизонтально-фрезерном станке мод. 6М82Г с использованием специального устройства для реализации предлагаемого способа, которое устанавливали вместо инструментальной горизонтальной оправки и которое имело гидравлический механизм осевого перемещения поршня. Заготовку устанавливали на столе в патроне универсально-делительной головки с гидроприводом с поджатием центром задней бабки.

Обработку по предлагаемому способу фрезерования кольцевых канавок переменного профиля вращающейся дисковой фрезой начинали с врезания фрезы на необходимую глубину канавки (на 4 мм), после чего сообщали зависимое от развода фрезы вращение заготовки.

За пол-оборота заготовки было произведено согласованное разведение концов фрезы и получение витка винтовой режущей поверхности с шагом P= B_max-B_фp=8-4=4 мм.

Обработка производилась на следующих режимах: глубина резания - 4 мм; подача на зуб - 0,1 мм/зуб; частота вращения шпинделя -160 мин^-1; скорость резания - 31,7 м/мин (0,53 м/с); частота вращения детали - 1,63 мин^-1;

Предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс как черновой, так и чистовой обработки и получить кольцевую канавку переменного профиля с одного установа, без предварительной прорезки.

Предлагаемый способ позволяет использовать стандартный инструмент - фрезу, требующий минимальных доделок перед эксплуатацией.

Кроме того, имеющаяся возможность регулировки инструмента по ширине обрабатываемой канавки позволяет сократить количество проходов и время обработки.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства технологические возможности расширяются за счет обеспечения раздвижения концов фрезы, установки периферийной режущей части фрезы в виде витка винтовой поверхности, регулировки ее шага и возможности обработки кольцевых канавок переменного профиля, а также за счет увеличения осевой жесткости инструмента при его винтообразной деформации, что позволяет увеличить силу резания и режимы, а следовательно, и производительность обработки, при этом снижается расход инструмента.