SU1759563A1

SU1759563A1 - Устройство дл обработки асферических поверхностей точением

Info

Publication number: SU1759563A1
Application number: SU904855291A
Authority: SU
Inventors: Станислав Рафаелевич Абульханов; Константин Николаевич Дурнов; Алексей Сергеевич Дубенко
Original assignee: Центральное Конструкторское Бюро Уникального Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Изобретение относитс к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхностей ча материалах , поддающихс сверхточной обработке резанием. Обработка асферических поверхностей точением достигаетс поступательным движением режущего инструмента 3, согласованным с его вращательным движением в плоскости, пересекающей ось зафиксированного рабочего шпиндепч. При этом точка пересечени вл етс осью вращени штанги 9, окончание которой соединено с инструментальным шппнде эм 2 тгж, чтобы ось инструментального шпиндел 2 была перпендикул рна штанге 9. J ил.

Description

Изобретение относитс к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхностей на материалах, поддающихс сверхточной обработке резанием.

Известно устройство дл обработки сферических поверхностей, содержащее поворотный стол, платформу дл закреплени детали, шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом, выполненный с возможностью наклона в плоскости, проход щей через ось вращени шпиндел и поворота стола. При этом платформа дл закреплени детали расположена вне оси поворота стола и выполнена с возможностью наклона в плоскости, проход щей через эту ось (см. а.с. № 659288 СССР в БИ Ms 16 за 1979г.).

Недостатком устройства вл етс отсутствие возможности изготовлени асферических поверхностей.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению вл етс устройство дл осуществлени способа токарной обработки асферических поверхностей, содержащее станину с шппндепег. дл закрепленной детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси шпиндел дл закреплени детали. При этом инструментальный шпиндель снабжен исполнительным механизмом, один конг-и которого соединен с резцедержателем, другой закреплен на инструментально шпинделе с возможностью поворота дл ориентации резцедержател вдоль оси шпиндел дл закреплени детали (см. а с. № 1103947 БИ Kb 27 за 1984 г.).

Недостатком устройства вл етс то, что по мере приближени резца от периферии к центру мен ютс углы регэни и

ел

рость. что неблагопри тно сказываетс на качестве обработанной поверхности. Хромо того, невозможно получение поверхч ктей, имеющих отличные от окружности сечени (например. эллипсы), в плоскост х, перпендикул рных оси вращени рабочего шпиндел .

Цель изобретени - повышение качества поверхностного сло обработанной поверхности за счет обеспечени рисок от резца в виде эквидистантных линий.

Дл этого в устройстве дл обработки асферических поверхностен точением, содержащем станину со шпинделем дл закреплени детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси рабочего шпиндел и исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а другой закреплен на инструментальном шпиндепе с возможностью поворота дл ориентации резцедержател вдоль оси рабочего шпиндел , инструментальный шпиндель установлен на станине с возможностью вращени в плоскости, проход щей через ось зафиксированного рабочего шпиндел относительно центра, вл ющегос точкой пересечени осей зафиксированного рабочего и инструментального шпинделей.

На фиг. 1 изображена схема обработки асферических поверхностей в плоскости, проход щей через оси рабочего и инструментального шпинделей; на фиг. 2 - то же, в пространственной системе координат; на фиг. 3 - устройство дл обработки асферических поверхностей; на фиг. 4 - то, же, вид сверху.

На фиг. 1-3 горизонтальна стрелка с обозначением А соответствует поступательному перемещению режущего инструмента; кругова стрелка с обозначением S - направлению круговой подачи инструментального шпиндел величиной S; кругова стрелка с обозначением S р - направлению круговой подачи инструментального шпиндел относительно центра, вл ющегос точкой пересечени осей рабочего и инструментального шпиндел величиной

Устройство (фиг. 3) состоит из рабочего шпиндел 1, инструментального шпиндел 2, режущего инструмента 3, резцедержател 4, обрабатываемой детали 5, станины станка 6, исполнительного механизма 7, ручного привода 8, привода поворота 9 и штанги 10.

При этом на станине 6размещены рабочий шпиндель 1 с укрепленной деталью 5,

0

5

0

5

0

привод поворота 9, ось которого соединена со штангой 10. На окончании штанги 10 со- осно с ней укреплен инструментальный шпиндель 2. Последний имеет резцедержатель 4 с режущим инструментом 3. исполнительный механизм 7, ручной привод 8. Кроме того, в корпусе исполнительного механизма 7 установлен двигатель малых перемещений (не показан), например пьезоэлектрический, который соединен с размещенным в направл ющей исполнительного механизма 7 резцедержателем 4 дл закреплени режущего инструмента 3, а исполнительный механизм 7 имеет возможность изменени величины параметра R,,3a счет поворота его от привода 8. При этом привод поворота 9 обеспечивает поворот инструментального шпиндел 2 так, чтобы поворот проходил в плоскости, проход щей через оси рабочего 1 и инструментального шпинделей. При этом ось г оаи.-ени должна находитьс нз оси рабочего шпиндел 1.

Дл обработки точением асферических поверхностей, симметричных относительно оси у, а именно параболлоидов вращени , необходимо, чтобы оси шпиндел дл закреплени детали 5 и инструментального шпиндел располагались в одной плоскости м устанавливались по отношению друг к другу перед началом обработки на расчетный угол р, который определ етс величиной радиуса Ra окружности, формируемой на обрабатываемой поверхности детали 5

35

(р - arctg arcsiri

Ra

где R. длина отрезка от точки А до точки N; R - радиус формируемой на обрабатываемой поверхности окружности; R - длина отрезка от точки С до точки А. Кроме того, наибольша глубина h асферической поверхности от торца детали должна быть в следующем соотношении с R, R, R

h R i+R2- + R|.

Режущий инструмент 3 с резцедержателем 4 установлен на инструментальном шпинделе 2 таким образом, что направление его поступательного перемещени параллельно оси инструментального шпиндел 2, При этом резцедержатель 4 вместе с режущим инструментом 3 совершает вращение S в плоскости, перпендикул рной оси инструментального шпиндел 2. Инструментальный шпиндель 2 совершает вращательное движение Sy в плоскости.

проход щей через собственную ось и ось рабочего шпиндел 1, а центром вращени вл етс точка С, лежаща н оси рабочего шпиндел 1. Рабочий шпиндель 1 с деталью 5 не совершает никаких движений. Режуще- му инструменту 3 сообщают согласованное с круговыми подачами S и 3 т поступательное перемещение Д.

Устройство оаботает следующим образом .

Рабочий шпиндель 1 фиксируют и закрепл ют на нем деталь 5. Шлангу 10 устанавливают на расчетный начальный угол р. На резцедержателе 4 устанавливают режущий инструмент 3 и приводом 8 нзстрэива- ют на инструментальном шпинделе 2 исполнительный еханудм 7. После указанных настроек инструментальному шпинделю 2 сообщают круговую подачу S, а штанге 10 сообщают круговую подачу S т , Согла-

сованное с подачами S и S / поступательное перемещение Д сообщаю резиу 3. Поспе того как резец 3 выйдет из контакта с деталью 5, работа устройства заканчивает- с .

Величины круговых подач S и S режущего инструмента 3 определ ют исход из расчетных режимов оезэни , а поступательное перемещение режущего инстру- ментз 3 Д наход т из параметров асферической поверхности.

Например, дл обработки параболлои- да вращени , имеющего в сечени х плоскости , проход щие через ось у параболы Z ау, определ ют перемещение Д , как функцию от круговых подач S и S p , равную

отклонению между сферической поверхностью , по которой движетс резец 3, от асферической на конической поверхности, центром которой вл етс точка С, а траектори движени резца лежит на образую- 1.цих этой конической поверхности, центр которой вращаетс в плоскости пересечени осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей.

В выбранной на фиг. 1-2 системе координат параболоид вращени выражаетс

следующим уравнением

1 и инструментального 2 шпинделей. В этом случае описанна поверхность имеет следующую аналитическую запись

-( R -i-R;JH-h))2

ft

u

2 у sin S ф l ,

(2)

Лини пересечени поверхностей (1) и (2) даст траекторию, которую должен описывать резец, соверша поступательное и вращательное движение, тогда

х2 72 i+fr-2(y-h) ( R2 + R&-h) COSS«,

+

Ж R

+ 2 у sin Sy,: 0

(3)

Если положить, что резец 3 не совершает поступательного перемещени , а его вершина находитс в центре резцедержател 4, т.е. в точке N, тогда 2 находитс на поверхности , описываемой уравнением

х2 + у - i R2 + h2 + z2 { v R2 + h2; .

W

При этом считаетс , что точка М совпадает с центром резцедержател 4, г.е. точкой N, в момент. когда ось инструментального шпиндел 2 находитс в крайнем верхнем или нижнем положении (см. фиг. 1-2).

Лини пересечени поверхностей (2) и (4) даст траекторию, которую должен описывать резец 3 при отсутствии перемещени / а именно

f +|r 2(y-h).

О)

Резец 3 совершает движение по окруж- ности, котора перпендикул рна направл ющим конуса, у которого центром вл етс точка С. При этом ось симметрии этого конуса совершает вращательное движение со скоростью 5 (р в плоскости осей рабочего

x2 + (y-/R|L-bR2+h)2

-( /4 + R2 +h)2 fr-Cx +RJl+ cosSpt)2

lu

+

Величина перемещени есть отрезок, отсекаемый кривыми (3) и (5) от луча, вл ющегос образующей конуса с центром и вращающимс относительно этого центра в плоскости осей рабочего 1 и инструментального 2 шпинделей. Kpoi/ie того, оассмато л- ваемый луч перемещаетс по образующим конуса с круговой подачей S. Такой луч име- ei следующую аналитическую запись

х у - h +

sin St

cos

рг

cos S t

Пересечение пр мой (6) с (5) и (3) даст две точки, рассто ние между которыми равно необходимому перемещению Дрезиа 3 дл конкретных величин углов поворота оси инструментального шпиндел 7 / штанги 9, При этом во внимание должны быть прин ты только те точки, у которых гр h .

Аналогично рассчитываетс Л и дл других видов поверхностей, образующих асферические поверхности. В этом случае оледы после pesip образуют на обработан ной поверхностиЪлизкие к эквидистантным линии, а ширина снимаемой при каждом проходе резца стружки примерно посто нна . Вес это способствует снижению уоовн

S

шероховатости и повышению точности обработки .

Согласованное с S и S перемещение Л резца 3 предварительно табулируетс с необходимой точностью, после этого заноситс в запоминающее устройство (не показано ), которое с необходимой частотой выдает сигнал на исполнительный механизм 7.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл обработки асферических поверхностей точением, содержащее

станину с рабочим шпинделем, предназначенным дл закреплени детали, инструментальный шпиндель с резцедержателем и исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а

другой - с инструментальные шпинделем с возможностью поворота, отличающее- с тем, что, с целью расширени технологических возможностей и повышени качества обрабатываемой поверхности,

устройство снабжено штангой, установленной на станине с возможностью вращени относительно центра, проход щего через ось рабочего шпиндел , и соединенной с инструментальным шпинделем перпендикул рно его оси, при этом резцедержатель соединен с инструментальным шпинделем с возможностью вращени в плоскости, проход щей через ось вращени штанги, а испопнительный механизм предназначен дл регулировки рассто ни между осью ин- срфументального шпиндел и центром резцедержател .

OU.