Точение многогранников

Категория:
Модернизация металлорежущих станков


Точение многогранников

Многогранники изготовляются обычно из заготовок круглого сечения на фрезерных или зубофрезерных станках. Однако в ряде случаев точение многогранников на токарных станках, дополненных специальными устройствами, оказывается более производительным .

В настоящее время определилось 3 способа точения многогранников:
а) по жесткому копиру;
б) вращающейся резцовой головкой, обтачивающей неподвижную заготовку (только при четном числе граней);
в) вращающейся резцовой головкой при вращении заготовки в ту же сторону (число граней может быть и нечетным).

На Уралмашзаводе им. С. Орджоникидзе проведена комплексная модернизация токарного станка модели 1Д63 для растачивания многогранных отверстий.

Рис. 1. Копирное приспособление для расточки многогранников.

При растачивании многогранного отверстия суппорт с приспособлением подводится до соприкосновения следящего ролика с копиром в самой низкой точке его профиля. Затем вращением маховичка резец доводится до соприкосновения с предварительно расточенной поверхностью детали. Включаются скорость и подача. Деталь и копир вращаются с относительно небольшой скоростью (45—60 об/мин.). Непрерывно поджимаемый пружиной к поверхности копира ролик следит за изменениями его профиля и передает их через штангу и державку резцу.

Для повышения точности обработки копир изготовляют в десятки раз большей величины, чем изделие. В результате этого в процессе обработки в соответствующее число раз уменьшаются погрешности исполнения задающего профиля. Растачивание многогранников производится расточным отогнутым резцом при продольной подаче 0,1—0,2 мм/об.

Образование многогранных поверхностей точением по жесткому копиру является наиболее простым способом обработки многогранников, который может быть рекомендован для деталей, не требующих высокой точности.

Автоматическое точение многогранников многорезцовой вращающейся головкой при невращающемся изделии основано на замене прямой линии многогранника участком еильно растянутого эллипса. Этим способом обрабатываются многогранники только с четным числом сторон, так как один резец инструментальной головки, следуя по замкнутой кривой, обтачивает две противоположные грани детали, два резца обтачивают попарно четыре грани квадрата, три резца — шесть граней шестигранника. Схема образования одной из сторон квадрата показана на рис. 2. Резцовая головка, расположенная от оси детали на расстоянии г, обкатывается по большой шестерне с внутренним зацеплением так, что центр головки Ох описывает относительно неподвижной оси О окружность радиусом 00i= А. При этом резец имеет два движения: а) переносное вместе с головкой относительно точки О и 5) вращение вокруг собственной оси Ог. В результате сложения этих движений вершина резца описывает замкнутую эллиптическую кривую, половина которой показана на схеме. Графически точки эллипса находятся, если разделить окружность пути перемещения центра резцовой головки (окружность радиуса 001— А) на равные части и, соединив каждую точку ее дуги прямыми линиями с центром О, отложить под двойным углом их наклона к вертикали величину радиуса режущей головки г.

Часть эллипса, наиболее близкая к прямой линии, используется для образования грани в процессе резания.

При точении квадрата двухрезцовой планетарной головкой один резец последовательно обтачивает две горизонтальные стенки, а другой резец — две вертикальные стенки квадрата. Грани квадрата выбраны из наиболее приближающихся к прямой линии частей эллипсов, описываемых вершинами резцов. Поскольку каждый резец, следуя по своему эллипсу, обтачивает по две грани, для обработки шестигранника (при невращающейся заготовке) нужно пользоваться инструментальной головкой с тремя резцами. Схема образования шестигранника показана на рис. 3. Резец, проходя по своему эллипсу I, последовательно обтачивает две горизонтальные стенки: резец на пути своего эллипса II обтачивает две наклоненные влево стенки; резец, следуя по своему эллипсу Шу обтачивает две наклоненные вправо грани заготовки.

Для протачивания шестигранника по длине заготовке сообщается осевое движение подачи. Отклонения от прямолинейности, полученные в результате замены прямых линий наиболее приближающимися к ним участками эллипсов, зависят от ширины этих участков, т. е. от ширины граней. Чем больше грань, тем больше величины отклонений.

Рис. 2. Схема точения невращающегося квадрата планетарно-вращаюшееся многорезкозой головкой.

Рис. 3. Схема точения шестигранника трехрезцозой планетарной головкой.

Как видно из таблицы, планетарное точение многогранников с помощью вращающейся многорезцовой головки обеспечивает достаточную для практического использования точность обработки.

В качестве резерва повышения точности можно «растянуть» длину воспроизводящего эллипса, увеличив диаметр наружной шестерни с внутренним зацеплением. Однако при этом увеличивается время холостого пути резца, а также возрастают размеры планетарной головки.

В каждом отдельном случае должно быть выбрано наиболее оптимальное конструктивное решение, обеспечивающее наибольшую производительность труда при заданной точности обработки.

Планетарное точение можно применять на различных станках токарной группы, но поскольку невращающейся заготовке необходимо сообщать движение подачи, целесообразно использовать

револьверные станки, устанавливая зажимное приспособление в револьверную уоловку. При этом, несмотря на прерывистый характер резания, обеспечивается устойчивое состояние положения заготовки.

На рис. 4 изображена схема технологической модернизации токарно – револьверного станка для планетарного точения шестигранников с размерами под ключ от 22 до 55 мм. Заготовка закреплена с помощью патрона в револьверной головке. Она не вращается, но имеет продольную подачу. Обтачивание шестигранника производится трех-резцовой головкой, получающей планетарное перемещение от шестерни, с которой головка связана через шпонку общим валиком, смонтированным на подшипниках качения в крышке устройства, и в корпусе. Последний болтами прикреплен к планшайбе шпинделя.

Получив вращение от планшайбы и корпуса, планетарная шестерня с закрепленной на ней резцовой головкой 5 начинает обкатываться также и вокруг своей оси, так как находится в зацеплении с неподвижной шестерней, поджатой к станине станка через планку стяжкой. Каждый резец головки под воздействием переносного и обкаточного движений перемещается по эллипсу и обтачивает две противоположные грани изделия.

Процесс планетарной обточки весьма производителен. Если для фрезерования шестигранной головки болта с размером под ключ 32 мм на Старо-Краматорском машиностроительном заводе требовалось 3,5 мин., то с переходом на точение машинное время уменьшилось до 0,7 минуты. Таким образом, производительность труда возросла в 5 раз.

На Уральском турбомоторном заводе проведена комплексная модернизация токарной обработки шестигранника. Модернизированы все элементы системы СИП. На станке установлена планетария головка. Вместо специальных инструментов—фрез — использованы проходные резцы. Зажимное приспособление — быстродействующее, изготовленное заново. В результате внедрения комплексной модернизации всей системы СИП производительность операции увеличилась до 6 раз.

Рис. 4. Приспособление для точения шестигранников на револьверном станке

К недостаткам, ограничивающим область применения указанного способа, следует отнести невозможность растачивания многогранных отверстий и обтачивания многогранников с нечетным числом его граней. Более совершенным способом в этом отношении является точение многогранников вращающейся многорезцовой головкой с вращением изделия в том же направлении. Этот способ был предложен еще в 1890 г. шведскими инженерами Е. Дальгреном и Д. Свинсоном. Параллельное расположение осей заготовки и многорезцовой головки позволяет обтачивать многогранники как с четным, так и с нечетным числом граней. Число необходимых граней определяется соотношением угловых скоростей (или чисел оборотов) детали и головки, а также количеством пезцов.

Теоретически возможны, как мы видим, различные варианты обработки.. Стороны многогранника заменяются отдельными участками замкнутых циклоидальных кривых, приближающихся на участке точения к прямым линиям. Вид кривой определяется прежде всего числом резцов в инструментальной головке. Так, при точении шестигранника двухрезцовой головкой каждый резец обрабатывает три грани, что достигается при движении его по замкнутой трехветвистой гипоциклоиде.

При обтачивании шестигранника трехрезцовой головкой необходимо каждым резцом обрабатывать уже не по три, а только по две грани. Поэтому относительное перемещение резца по заготовке может осуществляться по более простой кривой (не по трехветвистой, а по двухветвистой) — по эллипсу.

При точении шестигранника шестирезцовой головкой каждый инструмент будет обрабатывать только одну грань. Производящий эллипс при этом может не охватывать деталь, а касаться ее — грань станет вогнутой. Здесь как бы аналогия с двумя методами вихревого точения с наружным или внутренним касанием.

Самым сложным случаем, очевидно, будет точение шестигранника однорезцовой головкой, так как резец вынужден описать в относительном перемещении замкнутую шестиветвистую циклоидальную кривую. И технологически этот случай является недостаточно удовлетворительным, так как съем всего лишнего металла относится к работе одного резца, который будет быстрее изнашиваться и ухудшать точность обработки.

Точение многогранников при одновременном вращении в одну сторону детали и инструментальной головки по сравнению с другими способами резцовой обработки обладает рядом таких преимуществ, как осуществление точения при технически несложной модернизации токарных станков, высокая производительность, относительно высокая размерная точность (в пределах 2 класса точности), стабильность кинематики резания—незначительное изменение углов резания.

Рис. 5. Схема точения шестигранника:
а — двухрезцовой головкой; б — трехрезцовой головкой.

Канд. техн. наук Карелин Н. М. предложил рассматривать способ С. Дальгрена и Д. Свинсона как частный случай точения многогранников резцовой головкой, расположенной под любым углом к оси заготовки. Естественно, что при угловом расположении головки отклонение от прямолинейности граней будет меньше, чем при параллельном. Как показывают расчеты, погрешности прямолинейности укладываются в пределах допусков 1 класса точности. Однако модернизация станков по способу Карелина менее удобна, так как угловое расположение вращающейся резцовой головки усложняет конструктивное оформление привода к ней. Вместе с тем она, безусловно, применима в случаях, требующих повышенной точности по прямолинейности сторон многогранника.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум