RU2334595C1 - Device for orbital pin milling of screws - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: device includes front and back orbital stocks and milling cutter. Front stock carries outer and inner eccentric shells, the inner shell holding a spindle with a blank, rotating independently around orbital axis. Internal eccentric shell with 'e' eccentricity has separate orbital rotation drive against central axis. Threaded disc milling cutter is mounted on miller head spindle with separate drive on a transverse rest and can be separately driven by manual transverse feed drive. The device features milling pin cutter mounted on pin cutter head spindle with separate electric drive and can be separately driven by manual transverse feed drive in opposite direction to the threaded disc milling cutter which is intended to function as a mobile support holder loaded by blank clamping force equal to cutting force exerted by the threaded disc milling cutter. Lengthwise movement of transverse rest is kinematically connected to orbital rotation of a blank on the condition of a distance covered by a rest with threaded disc cutter and milling pin cutter per one turn of orbital axis equal to the processed spiral surface pitch.

EFFECT: extended technological possibilities for processing of screws of tough materials.

3 dwg, 1 ex

Description

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

Известен способ резьбофрезерования, реализуемый устройством для планетарного фрезерования эксцентричных с эксцентриситетом «е» винтов, содержащим переднюю и заднюю бабки и фрезу [1].A known method of thread milling, implemented by a device for planetary milling of eccentric with eccentricity "e" screws, containing front and rear headstock and mill [1].

Известное устройство имеет существенный недостаток. Для его реализации требуется специальный дорогостоящий инструмент и оборудование, что повышает себестоимость обрабатываемых деталей. При этом узкие технологические возможности (только для деталей с короткой резьбовой поверхностью) ограничивают область применения, кроме того, одностороннее действие силы резания в поперечной плоскости вызывает продольный прогиб длинной нежесткой заготовки, что снижает качество и производительность обработки.The known device has a significant drawback. For its implementation, special expensive tools and equipment are required, which increases the cost of workpieces. At the same time, narrow technological capabilities (only for parts with a short threaded surface) limit the scope, in addition, the unilateral action of the cutting force in the transverse plane causes longitudinal deflection of a long non-rigid workpiece, which reduces the quality and productivity of processing.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей скоростного фрезерования винтовых поверхностей точных винтов из труднообрабатываемых материалов, позволяющее повысить стойкость инструмента, производительность и качество обработки путем дополнительного сообщение заготовки планетарного движения, а также уменьшить продольный прогиб длинной нежесткой заготовки винта путем установки в диаметрально противоположном месте дополнительного инструмента в виде иглофрезы.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of high-speed milling 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 screw blanks by installing an additional tool in a diametrically opposite place form of acupuncture.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для планетарного фрезерования винтов с эксцентриситетом «е», содержащего переднюю и заднюю бабки и фрезу, при этом бабки выполнены планетарными, при этом передняя бабка содержит установленные эксцентрично наружную и внутреннюю гильзы, в последней из которых размещен шпиндель с заготовкой, независимо вращающийся относительно ее планетарной оси, при этом внутренняя гильза с эксцентриситетом «е» имеет индивидуальный привод планетарного вращения относительно центральной оси, фреза выполнена в виде дисковой резьбовой и установлена на шпинделе фрезерной головки с индивидуальным электроприводом на поперечном суппорте с возможностью независимого ручного привода поперечной подачи, а устройство снабжено иглофрезой, установленной на шпинделе иглофрезерной головки с индивидуальным электроприводом с возможностью независимого ручного привода поперечной подачи диаметрально противоположно относительно дисковой резьбовой фрезы, предназначенной для выполнения функции подвижного люнета и нагруженной силой прижима к заготовке, равной силе резания, развиваемой дисковой резьбовой фрезой, причем продольное перемещение поперечного суппорта кинематически связано с планетарным вращением заготовки из условия равенства перемещения суппорта с дисковой резьбовой фрезой и иглофрезой за один оборот планетарной оси шагу обрабатываемой винтовой поверхности.The problem is solved using the proposed device for planetary milling of screws with an eccentricity "e", containing the front and rear headstock and cutter, while the headstock is made planetary, while the front headstock contains eccentrically installed outer and inner sleeves, the last of which contains a spindle with the workpiece, independently rotating relative to its planetary axis, while the inner sleeve with an eccentricity "e" has an individual planetary rotation drive relative to the central si, the milling cutter is made in the form of a threaded disk and mounted on the spindle of the milling head with an individual electric drive on the transverse support with the possibility of independent manual drive of the transverse feed, and the device is equipped with a needle cutter mounted on the spindle of the milling head with an individual electric drive with the possibility of independent manual drive of the transverse feed diametrically opposite relatively disk threaded milling cutter, designed to perform the function of a movable lunette and loaded with a force p Izhimei to the workpiece, cutting equal force developed by the threaded disc cutter, wherein the longitudinal movement of the cross slide is kinematically linked with the planetary rotation of the workpiece from the condition that movement of the caliper with the disk cutter and threaded iglofrezoy per revolution of the planetary screw axis step machined surface.

Особенности конструкции устройства поясняются чертежами.Design features of the device are illustrated by drawings.

На фиг.1 приведена схема обработки заготовки винта с использованием предлагаемого устройства для комбинированной иглофрезерной обработки винтов с установкой заготовки в патроне токарного станка с планетарным движением шпинделя и поджатием задним центром, который также совершает планетарные движения, вид сверху; на фиг.2, 3, 4 - сечение Б-Б на фиг.1 передней бабки токарного станка с планетарным движением шпинделя, где показано взаимное расположение шпинделя, внутренней и наружной эксцентричных гильз; на фиг.5 - поперечное сечение А-А на фиг.1, где показано взаимное расположение инструментов и заготовки; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.1, устройство крепления резьбовой дисковой фрезы на шпинделе фрезерной головки с индивидуальным электроприводом, установленной на поперечном суппорте; на фиг.7 - устройство крепления иглофрезы на шпинделе иглофрезерной головки с индивидуальным электроприводом, установленной на поперечном суппорте; на фиг.8 - схема обработки последующего участка винта и взаимное расположение заготовки и инструментов при повороте заготовки на пол-оборота относительно центральной оси, вид сверху; на фиг.9 - взаимное расположение заготовки и инструментов при повороте заготовки на пол-оборота относительно планетарной оси, вид сверху.Figure 1 shows a diagram of the processing of a screw blank using the proposed device for combined needle-milling processing of screws with the installation of the blank in the lathe chuck with planetary movement of the spindle and pressing the rear center, which also performs planetary movements, top view; figure 2, 3, 4 - section bB in figure 1 of the front headstock of a lathe with planetary movement of the spindle, which shows the relative position of the spindle, the inner and outer eccentric sleeves; figure 5 is a cross section aa in figure 1, which shows the relative position of the tools and the workpiece; in Fig.6 is a cross-section BB in Fig.1, a device for attaching a threaded disk mill on the spindle of the milling head with an individual electric drive mounted on a transverse support; in Fig.7 - the device for attaching the needle cutter on the spindle of the needle-head with an individual electric drive mounted on a transverse support; on Fig is a diagram of the processing of the subsequent section of the screw and the relative position of the workpiece and tools when the workpiece is rotated half a turn relative to the central axis, top view; figure 9 - the relative position of the workpiece and tools when the workpiece is rotated half a turn relative to the planetary axis, top view.

Предлагаемое устройство предназначено для черновой и получистовой обработки винтов 1 с эксцентричными винтовыми поверхностями, имеющими эксцентриситет «е», дисковой резьбовой фрезой 2 в комбинации с иглофрезой 3. Работа устройства для иглофрезерной обработки винтов, например винтов нефтяных насосов, работающих в нефтедобывающей промышленности, включает сообщение заготовке винта 1 независимого вращательного движения со скоростью V_З, определяющей скорость резания, и назначаемое 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 proposed device is designed for roughing and semi-finishing of screws 1 with eccentric screw surfaces having an eccentricity "e", a disk threaded mill 2 in combination with a needle mill 3. The operation of the device for needle cutting of screws, such as oil pump screws operating in the oil industry, includes a message the workpiece of the screw 1 of an independent rotational movement with a speed V _З that determines the cutting speed, and 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 rotates 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.

Устройство предусматривает одновременно с черновой обработкой фрезерованием вести чистовую обработку иглофрезерованием. С этой целью в диаметрально противоположном месте относительно дисковой резьбовой фрезы 2 на поперечном суппорте 4 установлена головка 5 с иглофрезой 3, имеющая индивидуальный электропривод. В состав головки 6, на шпинделе которой закреплена фреза 2, входит также индивидуальный электропривод.The device provides for simultaneous rough machining with milling to carry out finishing with needle milling. To this end, in a diametrically opposite place relative to the disk threaded cutter 2 on the transverse support 4, a head 5 with a needle cutter 3 is installed, having an individual electric drive. The head 6, on the spindle of which the cutter 2 is fixed, also includes an individual electric drive.

Головка 5 с иглофрезой 3 имеет привод независимой поперечной подачи, аналогичный приводу поперечной подачи резьбовой дисковой фрезы 2, и выполняет роль подвижного люнета, которую нагружают силой Р_И прижима к заготовке, равной силе резания Р_У, развиваемой резьбовой фрезой.The head 5 with needle cutter 3 has an independent transverse feed drive similar to the transverse feed drive of a threaded disk cutter 2, and plays the role of a movable lunette, which is loaded with a clamp force P _AND to the workpiece equal to the cutting force P _U developed by the thread mill.

Работа предлагаемого устройства для планетарного иглофрезерования винтов производится в следующей последовательности.The work of the proposed device for planetary acupuncture of screws is performed in the following sequence.

Заготовку винта 1, например гладкий круглый прокат, устанавливают и закрепляют в патроне 7, оснащенного 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 пламетарным движением шпинделя 10, который установлен во внутренней 12 и наружной 13 эксцентричных гильзах [2]. 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 обеспечивает 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 workpiece of the 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. The 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 placental movement of the spindle 10, which is installed in the inner 12 and outer 13 eccentric sleeves [2]. 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 provides planetary movement V _P , and the outer sleeve 13 serves to set the required eccentricity 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 и синхронное с ним.Pinole 14 with center 9 is located in the tailstock 15 of the machine and has the ability to make planetary motion V _P , similar to the spindle of the front headstock and synchronous with it.

После закрепления заготовки винта к ней сзади подводят иглофрезу 3 с помощью маховичка 16, который смонтирован на винте 17 поперечного суппорта 4 станка, создавая определенное усилие натяга Р_И иглофрезы на заготовку. Далее маховичком 18, который установлен на винте 19, связанным с верхней подвижной плитой 20, к заготовке подводится резьбовая фреза 2. Резьбовая фреза 2 закреплена на шпинделе головки 6, которая установлена на верхней подвижной плите 20. По лимбу (не показан) маховичком 18 устанавливается глубина резания, как при традиционном резьбофрезеровании, и включается продольная подача S_ПР.After fixing the screw blank to the rear, the needle cutter 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 interference force P _{AND of the} needle cutter on the workpiece. Next, the handwheel 18, which is mounted on the screw 19, connected with the upper movable plate 20, is fed to the workpiece threaded cutter 2. The threaded cutter 2 is mounted on the spindle of the head 6, which is mounted on the upper movable plate 20. On the dial (not shown), the handwheel 18 is installed depth of cut, as with traditional thread milling, and longitudinal feed S _{PR is} turned on.

Предлагаемое устройство позволяет отказаться от широких малопроизводительных резьбовых резцов, которые используются при традиционном нарезании и профилировании резьбы, уменьшить силовые нагрузки и повысить точность и производительность.The proposed device allows you to abandon the wide low-performance 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 НВ 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, cross-section diameter of the screw - 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 HB 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 фрезерная (спереди) и иглофрезерная (сзади) головки соответственно, с резьбовой полукруглой выпуклой фрезой Р6М5 ГОСТ 9305-69 и иглофрезой с ворсом из проволоки диаметром 1,5 мм, установленных спереди и сзади заготовки. Скорость резания, т.е. скорость вращения фрезы (фреза 2262-0057 ГОСТ 9305-69, диаметр 80 мм, диаметр отв. 27 мм, ширина 10 мм, число зубьев 10) V_Ф=30 м/мин; n_Ф=120 об/мин, скорость заготовки V_З=17 м/мин (0,283 м/с), n_З=200 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, В зоны обработки подавали смазывающе-охлаждающую жидкость (СОЖ). Требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через T_м=39,2 мин (против Т_м ^баз=76,5 мин по базовому варианту при традиционном раздельном черновом и получистовом точении винтов на токарном станке мод. 1К62, оснащенного вихревой головкой, на АО "Ливгидромаш").Processing was carried out on a modernized mod screw-cutting lathe. 16K20, with a planetary front headstock (described above) and a planetary tailstock, as well as a transverse caliper on which the milling (front) and needle-milling (rear) heads are mounted, respectively, with a threaded semicircular convex milling cutter Р6М5 GOST 9305-69 and needle needle with a pile of wire with a diameter of 1.5 mm, installed in front and behind the workpiece. Cutting speed i.e. mill rotation speed (mill 2262-0057 GOST 9305-69, diameter 80 mm, diameter hole 27 mm, width 10 mm, number of teeth 10) V _Ф = 30 m / min; n _Ф = 120 rpm, workpiece speed V _З = 17 m / min (0.283 m / s), n _З = 200 r / min, planetary speed of the workpiece - V _П = 0.8 m / min (0.0133 m / s), n _П = 77.2 rpm, longitudinal feed S _PR = 0.4 mm / rev. A lubricating-cooling liquid (coolant) was supplied to the treatment zones. The required roughness and accuracy of the helical surface was achieved after T _m = 39.2 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 turning machine model 1K62, equipped with a swirl 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 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.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 when controlling the straightedge of the protrusions forming in diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

Предлагаемое устройство для обработки винтовых поверхностей винтов расширяет технологические возможности за счет использования планетарного скоростного фрезерования, улучшает качество и повышает производительность обработки за счет комбинированного фрезерования и иглофрезерования, а также уменьшает продольный прогиб длинной нежесткой заготовки путем установки дополнительной опоры, оснащенной иглофрезой, благодаря установки последней повышается износостойкость и долговечность обрабатываемых поверхностей.The proposed device for processing screw screw surfaces expands technological capabilities through the use of planetary high-speed milling, improves the quality and increases processing productivity due to combined milling and needle-milling, and also reduces the longitudinal deflection of a long non-rigid workpiece by installing an additional support equipped with a needle-mill, due to the installation of the latter increases wear resistance and durability of the processed surfaces.

Источники информацииInformation sources

1. Патент WO 95/26845, В23С 3/32, 1995.1. Patent WO 95/26845, B23C 3/32, 1995.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. В.М.Кована. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ГНТИМЛ, 1963. С.359-360, рис.210 - прототип.2. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.1 / Ed. V.M.Kovana. - 2nd ed., Rev. and add. - M.: GNTIML, 1963. S.359-360, Fig. 210 - prototype.

3. Лоскутов В.В. Шлифование металлов: Учебник для средних профессионально-технических училищ. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985, С.94-95.3. Loskutov VV Metal Grinding: A Textbook for Secondary Vocational Schools. - 7th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1985, S. 94-95.

Claims (1)

Устройство для планетарного фрезерования винтов с эксцентриситетом «е», содержащее переднюю и заднюю бабки и фрезу, отличающееся тем, что бабки выполнены планетарными, при этом передняя бабка содержит установленные эксцентрично наружную и внутреннюю гильзы, в последней из которых размещен шпиндель с заготовкой, независимо вращающийся относительно ее планетарной оси, при этом внутренняя гильза с эксцентриситетом «е» имеет индивидуальный привод планетарного вращения относительно центральной оси, фреза выполнена в виде дисковой резьбовой и установлена на шпинделе фрезерной головки с индивидуальным электроприводом на поперечном суппорте с возможностью независимого ручного привода поперечной подачи, а устройство снабжено иглофрезой, установленной на шпинделе иглофрезерной головки с индивидуальным электроприводом с возможностью независимого ручного привода поперечной подачи диаметрально противоположно относительно дисковой резьбовой фрезы, предназначенной для выполнения функции подвижного люнета и нагруженной силой прижима к заготовке, равной силе резания, развиваемой дисковой резьбовой фрезой, причем продольное перемещение поперечного суппорта кинематически связано с планетарным вращением заготовки из условия равенства перемещения суппорта с дисковой резьбовой фрезой и иглофрезой за один оборот планетарной оси шагу обрабатываемой винтовой поверхности.A device for planetary milling of screws with an eccentricity “e”, comprising a front and rear headstock and a milling cutter, characterized in that the headstock is planetary, while the front headstock contains eccentrically mounted outer and inner sleeves, the last of which contains a spindle with a workpiece, independently rotating relative to its planetary axis, while the inner sleeve with an eccentricity "e" has an individual planetary rotation drive relative to the central axis, the cutter is made in the form of a disk thread It is mounted on a spindle of a milling head with an individual electric drive on the cross support with the possibility of an independent manual drive of a transverse feed, and the device is equipped with a needle mill mounted on a spindle of a milling head with an individual electric drive with the possibility of an independent manual drive of a transverse feed diametrically opposite to a disk threaded cutter, designed for performing the function of a movable lunette and loaded with a clamping force to the workpiece, equal to the cutting force, VIVA threaded disk cutter, the longitudinal movement of the cross slide is kinematically linked with the planetary rotation of the workpiece from the condition that movement of the caliper with the disk cutter and threaded iglofrezoy per revolution of the planetary screw axis step machined surface.

Images