RU2317877C1 - Mode of fashioned milling - Google Patents

Abstract

FIELD: the invention refers to processing, milling of screw-type oil screw pumps.

SUBSTANCE: the mode is that rotation movement is given to a processing blank and rotation movement and movement of longitudinal feeding are given to a fashioned milling cutter having required fashioned profile in the shape of a turning curve to totality of edges of simple forms of its separate cutting elements. For expanding technological possibilities before operation after grinding and following regrinding the sectional milling cutter is putted together from the packet of disc groove cutters installed and fixed with the aid of a nut on the common slit chuck. At that the number of the disc cutters is chosen even and they have slit openings along the profile reciprocal to the slit profile of the chuck and direct cutting teethes which are received and regrinded in the collection in the packet where the front surfaces of the cutting teethes are located relatively to each other in a circumference direction on the value of one step of the slit joint of disc cutters and the chuck are located in one longitudinal plane. The installation of the disc cutters is adjusted by way of turning relatively to each other on the value of one step of the slit joint of disc cutters and the chuck. AT that the correlation between the quantity of slits of slit joint, the quantity of teethes of the cutter and the even number of disc cutters is defined according to the given formula.

EFFECT: expands technological possibilities.

1 ex, 8 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке, к технологии машиностроения, в частности к способам фасонного фрезерования, и может быть использовано, например, при обработке профиля винтовой канавки винтов нефтяных винтовых насосов, а также при проектировании и изготовлении фасонных фрез.The invention relates to metalworking, to engineering technology, in particular to methods of shaped milling, and can be used, for example, in the processing of the profile of the helical grooves of the screws of oil screw pumps, as well as in the design and manufacture of shaped mills.

Известен способ фасонного фрезерования, при котором обрабатываемой заготовке и сборной фасонной фрезе сообщают вращательные движения, причем требуемый фасонный профиль фрезы создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов [1].There is a method of shaped milling, in which rotary movements are reported to the workpiece and a prefabricated shaped cutter, and the required shaped profile of the cutter is created as an envelope curve to the aggregate of simple-shaped edges of its individual cutting elements [1].

Существенными недостатками известного способа являются ограниченность технологических возможностей из-за нестабильной работы инструмента, отличающейся ударно-прерывистым характером, вызывающим вибрации, которые ухудшают шероховатость обработанной поверхности, снижают точность, качество и производительность обработки, а также поломку инструмента.Significant disadvantages of this method are the limited technological capabilities due to the unstable operation of the tool, characterized by shock-discontinuous nature, causing vibrations that worsen the roughness of the processed surface, reduce the accuracy, quality and productivity of processing, as well as tool breakage.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей по обрабатыванию тел вращения и винтовых поверхностей сложной формы, а также повышение производительности, качества обработки и стойкости инструмента путем обеспечения плавности процесса фасонного фрезерования за счет уменьшения ширины среза и использования последовательной (генераторной) схемы резания, которая позволяет в несколько раз увеличить толщину среза.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities for processing bodies of revolution and helical surfaces of complex shapes, as well as improving productivity, machining quality and tool life by ensuring a smooth process of shaped milling by reducing the width of the cut and using a sequential (generator) cutting scheme, which allows several times increase the thickness of the cut.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа фасонного фрезерования винтовых канавок винтов, при котором обрабатываемой заготовке сообщают вращательное движение, а фасонной фрезе, у которой требуемый фасонный профиль создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов, сообщают вращательное движение и движение продольной подачи, причем перед эксплуатацией после заточки и последующих переточек сборную фрезу, состоящую из пакета дисковых пазовых фрез, установленных и закрепленных с помощью гайки на общей шлицевой оправке, при этом количество дисковых фрез четное и они имеют шлицевые отверстия по профилю, ответному шлицевому профилю оправки, кроме того, дисковые фрезы имеют прямые режущие зубья, которые получают и перетачивают в сборе в пакете, где передние поверхности режущих зубьев расположены в одной продольной плоскости, регулируют путем поворота дисковых фрез относительно друга друг в окружном направлении на величину одного шага шлицевого соединения, при этом соотношение между количеством шлиц шлицевого соединения - Z_ш, количеством зубьев фрезы - Z_ф и количеством дисковых фрез - n_д определяется по формуле:The problem is solved using the proposed method of shaped milling of screw grooves of screws, in which rotational movement is reported to the workpiece, and a shaped milling cutter, in which the required shaped profile is created as an envelope curve to a set of simple-shaped edges of its individual cutting elements, is informed of rotational movement and movement longitudinal feed, and before operation after sharpening and subsequent regrinding, an assembly cutter consisting of a package of disk grooving cutters installed and fastened with a nut on a common slotted mandrel, while the number of disk milling cutters is even and they have slotted holes along the profile corresponding to the slotted profile of the mandrel, in addition, the disk milling cutters have straight cutting teeth that receive and grind assembly in a bag, where the front surfaces cutting teeth are located in one longitudinal plane, are regulated by turning the disk cutters relative to each other in the circumferential direction by the value of one spline joint step, the ratio between the number of splines itsevogo compound - Z _w, the number of cutter teeth - Z _p and the number of cutting wheels - n _d is given by:

Z_ш=Z_ф·n_д / 2,Z _W = Z _f · n _d / 2,

где n_д - четное количество дисковых фрез.where n _d is the even number of disk cutters.

Особенности работы и эксплуатации фасонной фрезы, реализующей предлагаемый способ, поясняются чертежами.Features of the operation and operation of the shaped cutter that implements the proposed method are illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена конструкция фасонной фрезы в не рабочем состоянии, а в момент заточки и переточек режущих зубьев, где передние поверхности зубьев дисковых фрез расположены в одной продольной плоскости, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - общий вид фасонной фрезы в рабочем состоянии, при этом дисковые фрезы сдвинуты относительно друга друг в окружном направлении на величину одного шага t шлицевого соединения; на фиг.4 - вид Б на фиг.3; на фиг.5 - общий вид дисковой фрезы, имеющей минимальный наружный диаметр и входящей в состав сборной фасонной фрезы; на фиг.6 - общий вид дисковой фрезы, имеющей максимальный наружный диаметр и входящей в состав сборной фасонной фрезы; на фиг.7 - схема обработки винта винтового насоса по предлагаемому способу фасонной фрезой; на фиг.8 - элемент В на фиг.4.Figure 1 shows the design of the shaped cutter in a non-operational state, and at the time of sharpening and regrinding of cutting teeth, where the front surfaces of the teeth of the disk cutters are located in one longitudinal plane, a longitudinal section; figure 2 is a view of figure 1; figure 3 is a General view of the shaped cutter in working condition, while the disk cutters are shifted relative to each other in the circumferential direction by the value of one step t spline connection; figure 4 is a view of B in figure 3; figure 5 is a General view of a disk cutter having a minimum outer diameter and which is part of a prefabricated shaped cutter; Fig.6 is a General view of a disk cutter having a maximum outer diameter and which is part of a prefabricated shaped cutter; Fig.7 is a processing diagram of a screw pump screw according to the proposed method with a shaped cutter; on Fig - element In figure 4.

Предлагаемый способ реализуется фасонной фрезой, у которой требуемый фасонный профиль создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов, относится к инструментам с последовательной, генераторной схемой резания, при этом обрабатываемой заготовке сообщают вращательное движение, а фасонной фрезе сообщают вращательное движение и движение продольной подачи, равной шагу обрабатываемого винта.The proposed method is implemented by a shaped milling cutter, in which the required shaped profile is created as an envelope curve to the aggregate of simple-shaped edges of its individual cutting elements, refers to tools with a consistent, generator cutting pattern, while the workpiece being processed is notified of rotational motion, and rotational motion is reported to the shaped milling cutter and a longitudinal feed motion equal to the pitch of the screw being machined.

Находят применение фасонные фрезы с прямыми и винтовыми зубьями [1, с.145]. Фрезы с винтовыми зубьями работают плавно, но в большинстве случаев используют фасонные фрезы с прямыми зубьями, так как фрезы с винтовыми зубьями сложны в изготовлении.Shaped cutters with straight and helical teeth are used [1, p.145]. Helical-tooth milling cutters work smoothly, but in most cases, shaped milling cutters with straight teeth are used, since helical-tooth milling cutters are difficult to manufacture.

Предлагаемый способ реализуется фасонной фрезой, имеющей достоинства винтовых фрез и обладающей плавностью в работе, фреза проста в изготовлении и позволяет добиться высокой точности обрабатываемой поверхности и производительности. Фасонная фреза относится к сборным и состоит из пакета элементарных дисковых пазовых фрез 1. Дисковые фрезы 1 установлены и закреплены с помощью гайки 2 на общей шлицевой оправке 3. Оправка 3 имеет резьбовую и шлицевую шейки, а также упорный буртик и может быть выполнена в виде втулки, как показано на фиг.1-4, или в виде вала (не показана).The proposed method is implemented by a shaped cutter having the advantages of helical cutters and having smoothness in operation, the cutter is easy to manufacture and allows to achieve high precision of the machined surface and productivity. Shaped mill belongs to prefabricated and consists of a package of elementary disk grooving mills 1. Disk milling cutters 1 are mounted and secured with a nut 2 on a common spline mandrel 3. The mandrel 3 has a threaded and slotted neck, as well as a thrust collar and can be made in the form of a sleeve as shown in figures 1-4, or in the form of a shaft (not shown).

Так как обрабатываемые винтовые канавки винтов симметричны относительно винтовой плоскости, проходящей вдоль середины впадины, количество дисковых фрез принято четным и попарно имеют одинаковые диаметры и форму фасонной поверхности. На фиг.1-4 изображена фасонная фреза, имеющая восемь элементарных дисковых фрез, при этом каждой из поз. 1_max, 1₂, 1₃, 1_min по две штуки.Since the machined screw grooves of the screws are symmetrical with respect to the helical plane running along the middle of the cavity, the number of disk mills is even and pairwise have the same diameters and the shape of the shaped surface. Figure 1-4 shows a shaped cutter having eight elementary disk cutters, with each of the poses. 1 _max , 1 ₂ , 1 ₃ , 1 _min in two pieces.

Каждая дисковая фреза 1_max, 1₂, 1₃, 1_min имеет шлицевое отверстия по профилю, ответному шлицевому профилю оправки 3. Введение в конструкцию шлицевого соединения связано с тем, что приходится часто менять положение элементарных дисковых фрез относительно друг друга при работе и переточках. Шлицевое соединение может быть выполнено в виде рифлений и требует высокой размерной точности. В конструкции фрезы используется мелкоразмерное треугольное шлицевое соединение, которое в настоящее время не оговаривается требованиями ГОСТа, однако рекомендации по проектированию и эксплуатации указаны в справочной литературе [2]. Обработка шлицевых оправок в большинстве случаев ведется червячными фрезами по ГОСТ 8027-86, точность которых находится в пределах 0,008...0,02 мм по шагу t, 0,007...0,2 мм по профилю и 0,02...0,06 мм по радиальному биению, что вполне приемлемо для изготовления фасонной фрезы. Обработка шлицевых отверстий в дисковых фрезах ведется шлицевыми протяжками.Each disk mill 1 _max , 1 ₂ , 1 ₃ , 1 _min has a slotted hole along the profile corresponding to the slotted profile of the mandrel 3. Introduction to the design of the slotted connection is due to the fact that it is often necessary to change the position of elementary disk cutters relative to each other during operation and regrinding . Splined connection can be made in the form of corrugations and requires high dimensional accuracy. In the design of the cutter, a small-sized triangular spline connection is used, which is not currently stipulated by the requirements of GOST, however, recommendations for design and operation are indicated in the reference literature [2]. The processing of spline mandrels in most cases is carried out by worm mills according to GOST 8027-86, the accuracy of which is in the range of 0.008 ... 0.02 mm in step t, 0.007 ... 0.2 mm in profile and 0.02 ... 0 , 06 mm in radial runout, which is quite acceptable for the manufacture of shaped cutters. The processing of spline holes in disk cutters is carried out by spline broaches.

Элементарные дисковые фрезы 1 имеют прямые режущие зубья, которые получают и перетачивают в сборе в пакете, где передние поверхности режущих зубьев располагают в одной продольной плоскости (см. фиг.1-2).The elementary disk milling cutters 1 have straight cutting teeth that are received and ground in an assembly in a bag, where the front surfaces of the cutting teeth are arranged in one longitudinal plane (see FIGS. 1-2).

При подготовке к работе фасонная фреза проходит этап регулировки и настройки, заключающийся в следующем. Новую или переточенную фасонную фрезу разбирают, элементарные дисковые фрезы сдвигают относительно друга друг в окружном направлении на величину одного шага t шлицевого соединения и вновь собирают и закрепляют на оправке 3 гайкой 2 (см. фиг.3-4, 7-8).In preparation for operation, the shaped cutter passes the adjustment and adjustment step, which consists in the following. A new or regrind shaped cutter is disassembled, elementary disc cutters are shifted relative to each other in the circumferential direction by the value of one step t of the spline connection and reassembled and secured to the mandrel 3 with nut 2 (see Figs. 3-4, 7-8).

Чтобы зубья элементарных дисковых фрез 1 вступали в работу последовательно друг за другом, должно быть соблюдено соотношение между количеством шлиц шлицевого соединения - Z_ш, количеством зубьев фрезы - Z_ф и количеством дисковых фрез - n_д, определяемое по формуле:In order for the teeth of the elementary disk milling cutters 1 to start working sequentially one after another, the ratio between the number of splines of the spline connection - Z _w , the number of teeth of the cutter - Z _f and the number of disk milling cutters - n _d , should be observed according to the formula:

Z_ш=Z_ф·n_д/2,Z _W = Z _f · n _d / 2,

где n_д - четное количество дисковых фрез.where n _d is the even number of disk cutters.

Предлагаемый способ расширяет технологические возможности по обрабатыванию тел вращения и винтовых поверхностей сложной формы, позволяет упростить изготовление, сборку и настройку, повышает производительность, качество обработки и стойкость инструмента путем обеспечения плавности процесса фасонного фрезерования за счет уменьшения ширины среза и использования последовательной, генераторной схемы резания, которая позволяет в несколько раз увеличить толщину среза.The proposed method extends the technological capabilities for processing bodies of revolution and helical surfaces of complex shape, simplifies manufacturing, assembly and tuning, improves productivity, processing quality and tool life by ensuring a smooth process of shaped milling by reducing the width of the cut and using a consistent, generator cutting circuit, which allows several times to increase the thickness of the cut.

Пример. Обрабатывались винтовые канавки винтов с большим шагом нефтяных винтовых насосов модели 1В80/75 фасонной фрезой, изображенной на фиг.1-8. Техническая характеристика винта: D=125 mm, d=67,4 мм, 2е=28,8 мм, Т=180-2=360 мм. Фрезерование фасонных винтовых поверхностей винта производилось на токарном станке мод. 16К20Ф3 (фиг.7). Заготовку 4 винта устанавливали в патроне 5, оснащенном кулачками 6, и поджимали задним центром 7. Ось фрезы наклоняли под углом β_ф=40°22^/02^// наклона винтовой поверхности винта. Максимальный наружный диаметр фрезы D_ф=150 мм, материал - сталь Р18 ГОСТ 19265-73, твердость - 62...64 HRC, предварительный профиль получали по шаблону затылованием α_пр=30°, окончательный профиль получали по копиру затылованием α_ок=12°. Высота фасонной фрезы в сборе из восьми дисковых фрез - (17,5·8)=140 мм. Заточку и переточки производили, когда передние поверхности зубьев дисковых фрез располагались в одной продольной плоскости (см. фиг.1-2). Число режущих зубьев каждой дисковой фрезы - Z_ф=12. Число дисковых фрез n_д=8. Количество треугольных шлиц шлицевого соединения - Z_ш=48. Перед эксплуатацией дисковые фреза сборной фасонной фрезы сдвигали относительно друга друг в окружном направлении на величину одного шага t шлицевого соединения, т.е на (360°:48)=7°30^/.Example. Machined screw grooves of screws with a large pitch oil screw pumps model 1V80 / 75 shaped cutter, shown in Fig.1-8. Technical characteristics of the screw: D = 125 mm, d = 67.4 mm, 2e = 28.8 mm, T = 180-2 = 360 mm. Milling of shaped screw surfaces of the screw was carried out on a lathe mod. 16K20F3 (Fig.7). A parison screw 4 installed in the cartridge 5, equipped with jaws 6 and 7. pursed rear center cutter axis tilted at an angle β _f = 40 ° ^{22/02 //} helical surface tilt screw. The maximum outer diameter of the cutter D _f = 150 mm, material - steel P18 GOST 19265-73, hardness - 62 ... 64 HRC, the preliminary profile was obtained by the template by backing α _pr = 30 °, the final profile was obtained by copy by backing α _ok = 12 °. The height of the shaped cutter assembly of eight disk cutters is (17.5 · 8) = 140 mm. Sharpening and regrinding were performed when the front surfaces of the teeth of the disk cutters were located in one longitudinal plane (see Figs. 1-2). The number of cutting teeth of each disk mill - Z _f = 12. The number of disk mills n _d = 8. The number of triangular slots of the spline connection - Z _W = 48. Before operation, the disk mill of the prefabricated shaped cutter was shifted relative to each other in the circumferential direction by the value of one step t of the spline connection, i.e. by (360 °: 48) = 7 ° 30 ^/ .

Полная обработка винтовой поверхности была достигнута через Т_м=7,5 мин (против Т_м ^баз=16,5 мин по базовому варианту при традиционном фрезеровании на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.Complete machining of the helical surface was achieved after T _m = 7.5 min (against T _m ^bases = 16.5 min according to the base case with traditional milling at Livhydromash JSC). The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68. The cumulative error between any non-adjacent steps was not more than 0.1 mm, the clearance during the control by the straightedge of the protrusions forming in diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

За счет уменьшения ширины среза и использования последовательной, генераторной схемы резания предлагаемый способ обеспечил плавность процесса обработки, что позволило в несколько раз увеличить толщину среза, повысить производительность, качество обработки и стойкость инструмента.By reducing the width of the cut and the use of a consistent, generator cutting scheme, the proposed method ensured a smooth processing process, which allowed several times to increase the thickness of the cut, to increase productivity, processing quality and tool life.

Источники информацииInformation sources

1. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов. - К.: Вища шк. Головное изд-во. 1986. С.150-151, рис.102 - прототип.1. Rodin P.R. Metal-cutting tools: Textbook for high schools. - K .: Vishka school. Head Publishing House. 1986. S. 150-151, Fig. 102 - prototype.

2. Апурьев В.Н. Справочник конструктора-машиниста. М.: Машиностроение, 1982. Т.2. 880с.2. Apuryev V.N. Reference designer-machinist. M.: Mechanical Engineering, 1982.V.2. 880s

Claims (1)

Способ фрезерования винтовых канавок винтов, при котором обрабатываемой заготовке сообщают вращательное движение, а сборной фасонной фрезе, имеющей требуемый фасонный профиль в виде огибающая кривой к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов, сообщают вращательное движение и движение продольной подачи, отличающийся тем, что для использования после заточки и последующих переточек сборную фрезу составляют из пакета дисковых пазовых фрез, которые устанавливают и закрепляют с помощью гайки на общей шлицевой оправке, при этом сборную фрезу составляют из четного числа дисковых фрез, имеющих шлицевые отверстия по профилю, ответному шлицевому профилю оправки, и прямые режущие зубья, которые получают и перетачивают в сборе в пакете с расположением передних поверхностей режущих зубьев в одной продольной плоскости, установку в пакете дисковых фрез регулируют путем поворота относительно друг друга в окружном направлении на величину одного шага шлицевого соединения дисковых фрез и оправки, а соотношение между количеством шлиц шлицевого соединения - Z_ш, количеством зубьев фрезы - Z_ф и четным количеством дисковых фрез - n_д определяют по формулеA method of milling helical grooves of screws, in which rotational movement is reported to the workpiece, and a prefabricated shaped milling cutter having the desired shaped profile in the form of an envelope curve to a set of simple-shaped edges of its individual cutting elements is provided with a rotational movement and a longitudinal feed movement, characterized in that for use after sharpening and subsequent regrinding, the assembly cutter is composed of a package of disk grooving cutters, which are installed and secured with a nut on a common spline In this case, the prefabricated cutter is made up of an even number of disk cutters with slotted holes along the profile, the corresponding slotted profile of the mandrel, and straight cutting teeth that receive and grind assembly in a bag with the front surfaces of the cutting teeth in one longitudinal plane, the installation in the package of disk cutters is regulated by turning relative to each other in the circumferential direction by the value of one step of the spline connection of the disk cutters and the mandrel, and the ratio between the number of splines of the spline connection is Z _{W the} number of teeth of the cutter - Z _f and an even number of disk cutters - n _d is determined by the formula Z_ш=Z_ф·n_д / 2.Z _W = Z _f · n _d / 2.

Images