RU2334590C1 - Combined method of needle turning treatment of screws - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes transfer of independent rotary movement to blank, at that this movement determines speed of cutting; while tool is subject to progressive motion conditioned by length feed. Blank movement is carried out against planetary axis set off against the central axis at a value of concentricity; and additionally planetary rotary movement is transferred to the blank against the central axis; this movement is kinematically tied with the length feed of the tool; at that per one turn of planetary rotary movement a support with the tool is transferred in lengthwise direction at a value of pitch of treated screw surface. The tool is made as tread cutter while cutting needle tool is installed diametrically opposite the latter and is equipped with a drive of independent crosswise feed identical to the drive of crosswise feed of the tread cutter; this cutting needle tool is designed for performing the function of a movable support holder, which is loaded with hold-down pressure to the blank; this pressure is equal to cutting force developed by the tread cutter.

EFFECT: expanded process facilities.

8 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению к области станкостроения и технологии машиностроения, может быть использовано при скоростном точении винтовых поверхностей точных винтов из труднообрабатываемых материалов в комбинации с иглофрезерованием.The invention relates to mechanical engineering in the field of machine tools and mechanical engineering technology, can be used for high-speed turning of screw surfaces of precision screws from hard materials in combination with needle milling.

Известен способ токарной обработки эксцентричных винтов, включающий сообщение заготовке независимого вращательного движения, определяющего скорость резания, а инструменту - поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, при этом независимое вращательное движение заготовки осуществляют относительно планетарной оси, смещенной относительно центральной оси на величину эксцентриситета и дополнительно сообщают планетарное вращательное движение относительно центральной оси, кинематически связанное с продольной подачей инструмента, причем за один оборот планетарного вращательного движения суппорт с инструментом перемещают в продольном направлении на величину шага обрабатываемой винтовой поверхности [1].A known method of turning eccentric screws, including informing the workpiece of an independent rotational movement that determines the cutting speed, and the tool translational movement associated with the longitudinal feed, while the independent rotational movement of the workpiece is carried out relative to the planetary axis, offset relative to the central axis by the amount of eccentricity and additionally report planetary rotational motion about a central axis kinematically associated with a longitudinal feed tool, and for one revolution of the planetary rotational movement, the caliper with the tool is moved in the longitudinal direction by the step size of the machined helical surface [1].

Известный способ имеет существенные недостатки. Процесс образования резьбовой поверхности является прерывистым и отличается ударными нагрузками, вызывающими вибрации, которые снижают стойкость инструмента, производительность и качество обработки. При этом одностороннее действие силы резания в поперечной плоскости вызывает продольный прогиб длинной нежесткой заготовки, что также снижает качество и производительность обработки.The known method has significant disadvantages. The process of forming a threaded surface is intermittent and is characterized by shock loads that cause vibrations that reduce tool life, productivity and machining quality. In this case, the unilateral action of the cutting force in the transverse plane causes a longitudinal deflection of a long non-rigid workpiece, which also reduces the quality and productivity of processing.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа скоростного точения винтовых поверхностей точных винтов из труднообрабатываемых материалов, позволяющего повысить стойкость инструмента, производительность и качество обработки путем дополнительного сообщения заготовки планетарного движения, а также уменьшить продольный прогиб длинной нежесткой заготовки путем установки дополнительной опоры, оснащенной игольчатым режущим элементом.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the method of high-speed turning of helical surfaces of precision screws from difficult to machine materials, which allows to increase tool life, productivity and quality of processing by additional communication of the planetary motion blanks, as well as to reduce the longitudinal deflection of a long non-rigid workpiece by installing an additional support equipped with a needle cutting element .

Поставленная задача решается предлагаемым способом токарной обработки эксцентричных винтов, включающим сообщение заготовке независимого вращательного движения, определяющего скорость резания, а инструменту - поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, при котором независимое вращательное движение заготовки осуществляют относительно планетарной оси, смещенной относительно центральной оси на величину эксцентриситета, и дополнительно сообщают ей планетарное вращательное движение относительно центральной оси, кинематически связанное с продольной подачей инструмента, причем за один оборот планетарного вращательного движения суппорт с инструментом перемещают в продольном направлении на величину шага обрабатываемой винтовой поверхности, при этом инструмент выполняют в виде резьбового резца, а диаметрально противоположно относительно него устанавливают режущий иглоинструмент, имеющий привод независимой поперечной подачи, аналогичный приводу поперечной подачи резьбового резца, и предназначенный для выполнения функции подвижного люнета, который нагружают силой прижима к заготовке, равной силе резания, развиваемой резьбовым резцомThe problem is solved by the proposed method of turning eccentric screws, including communicating to the workpiece an independent rotational movement that determines the cutting speed, and the tool - translational movement associated with the longitudinal feed, in which the independent rotational movement of the workpiece is carried out relative to the planetary axis offset from the central axis by the amount of eccentricity , and additionally inform her of the planetary rotational motion relative to the central axis, ki mathematically related to the longitudinal feed of the tool, and for one revolution of the planetary rotational movement, the support with the tool is moved in the longitudinal direction by the step size of the machined screw surface, while the tool is made in the form of a threaded cutter, and a cutting needle tool having an independent transverse drive is installed diametrically opposite to it feed, similar to the transverse feed drive of a threaded cutter, and designed to perform the function of a movable lunette, which they are loaded with a clamping force to the workpiece equal to the cutting force developed by the threaded cutter

Сущность способа поясняется чертежами.The essence of the method is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведена схема обработки заготовки винта по предлагаемому способу с установкой заготовки в патроне токарного станка с планетарным движением шпинделя и поджатием задним центром, который также совершает планетарное движение, вид сверху; на фиг.2, 3, 4 - сечение А-А на фиг.1 передней бабки токарного станка с планетарным движением шпинделя, где показано взаимное расположение шпинделя, внутренней и наружной эксцентричных гильз; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.1, устройство крепления резьбового резца в резцедержателе на поперечном суппорте; на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.1, устройство крепления иглоинструмента в резцедержателе на поперечном суппорте; на фиг.7 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.8 - схема обработки последующего участка винта по предлагаемому способу и взаимное расположение заготовки и инструментов при повороте заготовки на пол-оборота, вид сверху.Figure 1 shows a diagram of the processing of a screw blank by the proposed method with the installation of the blank in the lathe chuck with planetary movement of the spindle and preloading by the rear center, which also performs planetary movement, top view; figure 2, 3, 4 - section aa in figure 1 of the front headstock of a lathe with planetary movement of the spindle, which shows the relative position of the spindle, inner and outer eccentric sleeves; figure 5 - section bb in figure 1, the device for fastening the threaded cutter in the tool holder on the transverse caliper; in Fig.6 is a section GG in Fig.1, a device for attaching a needle tool in a tool holder on a transverse support; Fig.7 is a section bB in Fig.1; on Fig is a diagram of the processing of the subsequent section of the screw according to the proposed method and the relative position of the workpiece and tools when turning the workpiece by half a turn, top view.

Предлагаемый способ предназначен для черновой и получистовой обработки винтов 1 с эксцентричными винтовыми поверхностями резьбовым резцом 2 в комбинации с иглоинструментом 3.The proposed method is intended for roughing and semi-finishing processing of screws 1 with eccentric screw surfaces with a threaded cutter 2 in combination with a needle tool 3.

Способ иглотокарной обработки винтов, например винтов нефтяных насосов, работающих в нефтедобывающей промышленности, включает сообщение заготовке винта 1 независимого вращательного движения со скоростью V_З, определяющего скорость резания и назначаемого в зависимости от режущих свойств инструмента. Это независимое вращательное движение V_З заготовки осуществляется относительно планетарной оси О_П, смещенной относительно центральной оси О_Ц заготовки на величину эксцентриситета «е».The method of acupuncture processing of screws, for example, screws of oil pumps operating in the oil industry, involves communicating to the screw blank 1 an independent rotational movement with a speed V ₃ that determines the cutting speed and is assigned depending on the cutting properties of the tool. This independent rotational movement V _{З of the} workpiece is carried out relative to the planetary axis О _П , offset from the central axis О _{Ц of the} workpiece by the eccentricity value "e".

При этом дополнительно сообщается планетарное вращательное движение V_П относительно центральной оси О_Ц, кинематически связанное с продольной подачей S_ПР инструментов 2 и 3. Это значит, что при вращении планетарной оси О_П относительно центральной оси О_Ц на один оборот поперечный суппорт 4 с инструментами 2 и 3 переместится в продольном направлении на величину шага «t» обрабатываемой винтовой поверхности.In addition, a planetary rotational movement V _P relative to the central axis O _C is kinematically connected with the longitudinal feed S _{PR of} tools 2 and 3. This means that when the planetary axis O _{P is} rotated about the central axis O _C by one revolution, the transverse support 4 with tools 2 and 3 will move in the longitudinal direction by the step size “t” of the machined screw surface.

Способ предусматривает одновременно с токарной обработкой точением вести обработку иглоинструментом. С этой целью в диаметрально противоположном месте относительно резьбового резца 2 на поперечном суппорте 4 установлен резцедержатель 5 с режущим иглоинструментом 3, представляющим собой пучок проволочного ворса, закрепленного известным способом в державке 6. Резцедержатель 5 с режущим иглоинструментом 3 имеет привод независимой поперечной подачи, аналогичный приводу поперечной подачи резьбового резца, и выполняет роль подвижного люнета, который нагружают силой Р_И прижима к заготовке, равной силе резания Р_У, развиваемой резьбовым резцом.The method provides for simultaneous turning by turning with a needle tool. To this end, in a diametrically opposite place relative to the threaded cutter 2, a tool holder 5 with a cutting needle tool 3 is installed on the transverse support 4, which is a bundle of wire pile fixed in a holder 6 in a known manner. The tool holder 5 with a cutting needle tool 3 has an independent transverse drive similar to the drive the transverse feed of the threaded cutter, and acts as a movable lunette, which is loaded with a force P _{And a} clamp to the workpiece, equal to the cutting force R _U developed by the threaded cutter m

Работа по предлагаемому способу иглотокарной обработки винтов производится в следующей последовательности.The work on the proposed method of needle processing of screws is performed in the following sequence.

Заготовку винта 1, например гладкий круглый прокат, устанавливают и закрепляют в патроне 7, оснащенном кулачками 8, и поджимают задним центром 9. Патрон 7 установлен на шпинделе 10 передней планетарной бабки 11 токарного станка. Планетарная передняя бабка 11 токарного станка отличается планетарным движением шпинделя 10, который установлен во внутренней 12 и наружной 13 эксцентричных гильзах [2, 3, 4]. Как видно на фиг.2-4, в корпусе шлифовальной бабки 11 расположены две эксцентричные гильзы 12 и 13 и шпиндель 10, причем вращение внутренней гильзы 12 обеспечивается планетарное движение V_П, а наружная гильза 13 служит для установки необходимой величины эксцентриситета «е». На фиг.3 приведена схема расположения шпинделя 10 с заготовкой, когда эксцентриситет максимален и равен «2е». На фиг.4 ось шпинделя 10 совпадает с осью наружной гильзы 13. Совмещение оси шпинделя 10 с осью наружной гильзы 13 используется для обработки обычных валов с соосными поверхностями.The blank of screw 1, for example, smooth round rolling, is installed and fixed in a chuck 7 equipped with cams 8, and is pressed by the rear center 9. A chuck 7 is mounted on the spindle 10 of the front planetary headstock 11 of the lathe. The planetary headstock 11 of the lathe is characterized by the planetary movement of the spindle 10, which is installed in the inner 12 and outer 13 eccentric sleeves [2, 3, 4]. As can be seen in FIGS. 2-4, two eccentric sleeves 12 and 13 and a spindle 10 are located in the body of the grinding headstock 11, and the rotation of the inner sleeve 12 is provided by planetary movement V _P , and the outer sleeve 13 serves to set the required eccentricity value “e”. Figure 3 shows the layout of the spindle 10 with the workpiece when the eccentricity is maximum and equal to "2E". 4, the axis of the spindle 10 coincides with the axis of the outer sleeve 13. The alignment of the axis of the spindle 10 with the axis of the outer sleeve 13 is used to process conventional shafts with coaxial surfaces.

Пиноль 14 с центром 9 расположена в задней бабке 15 станка и имеет возможность совершать планетарное движение V_П, аналогичное шпинделю передней бабки.Pinole 14 with center 9 is located in the tailstock 15 of the machine and has the ability to make planetary movement V _P , similar to the spindle of the headstock.

После закрепления заготовки винта к ней сзади подводят иглоинструмент 3 с помощью маховичка 16, который смонтирован на винте 17 поперечного суппорта 4 станка, создавая определенное усилие Р_И иглоинструмента на заготовке. Далее маховичком 18, который установлен на винте 19, связанном с верхней подвижной плитой 20, к заготовке подводится резьбовой резец 2. Резьбовой резец 2 закреплен в резцедержателе 21, который установлен на верхней подвижной плите 20. По лимбу (не показан) маховичком 18 устанавливается глубина резания, как при традиционном точении, и включается продольная подача S_ПР.After fixing the screw blank to the back, the needle tool 3 is brought in using the handwheel 16, which is mounted on the screw 17 of the cross support 4 of the machine, creating a certain force P _{AND of the} needle tool on the workpiece. Next, the handwheel 18, which is mounted on the screw 19, connected with the upper movable plate 20, is brought to the workpiece threaded cutter 2. The threaded cutter 2 is mounted in the tool holder 21, which is installed on the upper movable plate 20. On the dial (not shown) the handwheel 18 sets the depth cutting, as in traditional turning, and includes a longitudinal feed S _PR .

Предлагаемый способ позволяет отказаться от широких резьбовых резцов, которые используются при традиционном нарезании и профилировании резьбы, уменьшить силовые нагрузки и повысить точность и производительность.The proposed method allows to abandon the wide threaded cutters that are used in traditional thread cutting and profiling, reduce power loads and improve accuracy and productivity.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - D=27^-0,05 мм, эксцентриситет е=1,65 мм, 2е=3,3 мм, шаг t=28^±0,01 мм, шероховатость R_a=3,2 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НЕ 207-228, масса - 5,8 кг. Заготовка из круглого сортового проката по ГОСТ 2590-71 диаметром 32 мм.Example. The left screw H41.1016.01.001 of the screw pump EVN5-25-1500 was processed, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, screw cross-section diameter - D = 27 ^-0.05 mm, eccentricity e = 1.65 mm, 2e = 3.3 mm, pitch t = 28 ^{± 0.01} mm, roughness R _a = 3.2 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness NOT 207-228, weight - 5.8 kg. Billet from round high-quality rolled metal in accordance with GOST 2590-71 with a diameter of 32 mm.

Обработка проводилась на модернизированном токарно-винторезном станке мод. 16К20, с планетарной передней шпиндельной бабкой (описанной выше) и планетарной задней бабкой, а также с поперечным суппортом, на котором смонтированы передний и задний резцедержатели соответственно, с резьбовым резцом Т15К6 ГОСТ 20872-80 и иглоинструментом с пучком ворса из проволоки диаметром 1,5 мм, установленными спереди и сзади заготовки. Скорость резания, т.е. скорость заготовки V_З=169,56 м/мин (2,83 м/с), n_З=2000 об/мин, планетарная скорость заготовки - V_П=0,8 м/мин (0,0133 м/с), n_П=77,2 об/мин, продольная подача S_ПР=0,4 мм/об.Processing was carried out on a modernized mod screw-cutting lathe. 16K20, with a planetary front spindle headstock (described above) and a planetary tailstock, as well as a transverse caliper on which the front and rear tool holders are mounted, respectively, with a T15K6 GOST 20872-80 threaded cutter and a needle tool with a bundle of pile of wire with a diameter of 1.5 mm mounted on the front and back of the workpiece. Cutting speed i.e. workpiece speed V _W = 169.56 m / min (2.83 m / s), n _W = 2000 rpm, planetary speed of the workpiece - V _P = 0.8 m / min (0.0133 m / s), n _P = 77.2 rpm, longitudinal feed S _PR = 0.4 mm / rev.

В зоны обработки подавали СОЖ.Coolant was supplied to the treatment zones.

Требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=39,12 мин (против Т_м ^баз=76,5 мин по базовому варианту при традиционном раздельном черновом и получистовом точении винтов на токарном станке мод. 1К62, оснащенном вихревой головкой, на АО "Ливгидромаш").The required roughness and accuracy of the helical surface was achieved after T _m = 39.12 min (against T _m ^bases = 76.5 min according to the basic version with the traditional separate rough and semi-finished turning of screws on a lathe model 1K62 equipped with a vortex head on AO Livhydromash).

Таким образом, для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени почти в 2 раза меньше, чем при раздельном черновом и получистовом точении.Thus, to ensure the required quality and dimensional accuracy of processing, the main time was required is almost 2 times less than with separate roughing and semi-turning.

Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми несоседними 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.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.

Предлагаемый способ иглотокарной обработки винтовых поверхностей винтов расширяет технологические возможности за счет использования планетарного скоростного точения, повышает стойкость инструмента благодаря безударной обработке, улучшает качество и повышает производительность обработки, а также уменьшает продольный прогиб длинной нежесткой заготовки путем установки дополнительной опоры, оснащенной игольчатым режущим элементом, благодаря установке последней повышается износостойкость и долговечность обрабатываемых поверхностей.The proposed method of acupuncture processing of screw surfaces of screws expands technological capabilities through the use of planetary high-speed turning, increases tool life due to shock-free processing, improves quality and increases processing productivity, and also reduces longitudinal deflection of a long non-rigid workpiece by installing an additional support equipped with a needle cutting element, thanks to the installation of the latter increases the wear resistance and durability of the machined surfaces s.

Источники информацииInformation sources

1. Патент DT 1942050, В23В 5/46, 1970 - прототип.1. Patent DT 1942050, B23B 5/46, 1970 - prototype.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х тт. Т.1 / Под ред. В.М.Кована.- 2-е изд., испр. и доп. - М.: ГНТИМЛ, 1963. С.361, рис.212.2. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.1 / Ed. V.M.Kovana. - 2nd ed., Rev. and add. - M.: GNTIML, 1963. P.361, Fig. 212.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х тт. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. С.228, рис.34.3. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1985. P.228, Fig. 34.

4. Лоскутов В.В. Шлифование металлов: Учебник для средних профессионально-технических училищ. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985, С.94-95.4. Loskutov V.V. Metal Grinding: A Textbook for Secondary Vocational Schools. - 7th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1985, S. 94-95.

Claims (1)

Способ токарной обработки эксцентричных винтов, включающий сообщение заготовке независимого вращательного движения, определяющего скорость резания, а инструменту - поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, при котором независимое вращательное движение заготовки осуществляют относительно планетарной оси, смещенной относительно центральной оси на величину эксцентриситета и дополнительно сообщают ей планетарное вращательное движение относительно центральной оси, кинематически связанное с продольной подачей инструмента, причем за один оборот планетарного вращательного движения суппорт с инструментом перемещают в продольном направлении на величину шага обрабатываемой винтовой поверхности, отличающийся тем, что инструмент выполняют в виде резьбового резца, а диаметрально противоположно относительно него устанавливают режущий иглоинструмент, имеющий привод независимой поперечной подачи, аналогичный приводу поперечной подачи резьбового резца, и предназначенный для выполнения функции подвижного люнета, который нагружают силой прижима к заготовке, равной силе резания, развиваемой резьбовым резцом.The method of turning eccentric screws, including informing the workpiece of an independent rotational movement that determines the cutting speed, and the tool - translational movement associated with the longitudinal feed, in which the independent rotational movement of the workpiece is carried out relative to the planetary axis offset from the central axis by the amount of eccentricity and additionally inform it planetary rotational motion relative to the central axis kinematically associated with the longitudinal infeed a tool, moreover, in one revolution of the planetary rotational movement, the support with the tool is moved in the longitudinal direction by the step size of the machined screw surface, characterized in that the tool is made in the form of a threaded cutter, and a cutting needle tool having an independent transverse feed is installed diametrically opposite to it, similar the drive of the transverse feed of the threaded cutter, and designed to perform the function of a movable lunette, which is loaded with a clamping force forging equal to the cutting force developed by a threaded cutter.

Images