RU2456124C2

RU2456124C2 - Method of planing

Info

Publication number: RU2456124C2
Application number: RU2009113718/02A
Authority: RU
Inventors: Марк Борисович Гатовский (RU); Марк Борисович Гатовский
Original assignee: Марк Борисович Гатовский
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2012-07-20
Also published as: RU2009113718A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed method comprises imparting principal motion to work pieces, at least two controlled motion to tool so that resultant motion allows planing with feed among passes. Tool controlled turns about axis that allows varying tool orientation and cutting at preset front angle. Prior to cutting, work pieces are positioned on machine tool chuck along the circle with intervals there between to rotate the chuck and feed tool to first workpiece so that passes are sequentially made in planes perpendicular to rotational axis. Note here that in interval between first and last work pieces the tool is changed into the plane of next pass by feed motion while said controlled motions are carried out in lengthwise and crosswise directions with respect to chuck rotational axis.

EFFECT: expanded operating performances, higher efficiency and precision.

3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть преимущественно использовано при обработке на станке с ЧПУ сложных по форме поверхностей деталей, например поверхностей лопаток компрессоров.The invention relates to the field of engineering and can be mainly used when processing on a CNC machine tool complex in the form of surfaces of parts, such as surfaces of compressor blades.

Известен способ обработки изделий строганием по патенту RU 2153958 C1, реализуемый на строгальном станке с ЧПУ, при котором обрабатываемому изделию и инструменту сообщают синхронные перемещения по двум ортогональным координатам. Этот способ предназначен для обработки металлографических форм.A known method of processing products by planing according to patent RU 2153958 C1, implemented on a CNC planer, in which the processed product and tool communicate synchronous movements in two orthogonal coordinates. This method is intended for processing metallographic forms.

Детали с поверхностями сложных форм обрабатывают преимущественно на фрезерных многоцелевых станках с управлением, например, по пяти координатам с помощью концевых фрез с радиусными режущими кромками на торцевой части, при этом процесс фрезерования сопровождается периодическим изменением длины активного участка режущей кромки, что приводит к изменениям сил резания, упругим деформациям и возникновению самовозбуждающихся колебаний инструмента и детали; это вынуждает, в целях предотвращения следов вибраций на обработанных поверхностях, уменьшать параметры сечения срезаемого слоя, а следовательно, снижать эффективность обработки (см. Горелов В.А. и др. Применение систем контроля и диагностики для обеспечения качества поверхностей при строчечном фрезеровании («Комплект: ИТО», 12/2007).Parts with surfaces of complex shapes are processed mainly on milling multi-purpose machines with control, for example, in five coordinates using end mills with radius cutting edges on the end part, while the milling process is accompanied by a periodic change in the length of the active section of the cutting edge, which leads to changes in cutting forces , elastic deformations and the occurrence of self-excited oscillations of the tool and part; this forces, in order to prevent traces of vibrations on the treated surfaces, to reduce the parameters of the cross section of the cut layer and, therefore, to reduce the processing efficiency (see Gorelov V.A. et al. Application of monitoring and diagnostic systems to ensure the quality of surfaces during milling) (“Kit : ITO ”, 12/2007).

Наиболее близким к предложению по техническому существу является способ обработки изделий строганием с помощью инструмента в виде резца по патенту RU 2282524 С2, в котором главное движение резания сообщают заготовкам и посредством сложения с относительным движением инструмента минимально двух управляемых движений обеспечивают ему относительное результирующее движение и выполняют обработку заготовок последовательными проходами инструмента с движениями подачи между проходами, а с помощью управляемого поворота инструмента вокруг проходящей через его вершину оси изменяют ориентацию инструмента и обеспечивают процесс резания с заданным значением переднего угла.Closest to the proposal on a technical basis is a method of processing products by planing with a tool in the form of a cutter according to patent RU 2282524 C2, in which the main cutting movement is communicated to the workpieces and by adding at least two controlled movements to it with the relative movement of the tool, they provide the relative resulting movement and perform processing workpieces by successive tool passes with feed movements between passes, and by means of a controlled rotation of the tool around the passage conductive through its top axis alter the orientation of the tool and provide a cutting process with a predetermined value of the front angle.

К недостаткам данного способа строгания следует отнести то, что он практически неприемлем при обработке недостаточно жестких по конструкции деталей, когда обеспечивающая высокую производительность процесса резания обработка с большими сечениями среза недопустима, а скорости резания занижены в связи с инерционностью перемещаемых масс при прямолинейном главном движении резания, что не позволяет в полной мере реализовать возможности современных инструментальных материалов.The disadvantages of this planing method include the fact that it is practically unacceptable when machining parts that are not rigid enough in design, when a high-performance cutting process with large cutting sections is unacceptable, and the cutting speeds are underestimated due to the inertia of the moving masses during the rectilinear main cutting movement, which does not allow to fully realize the capabilities of modern instrumental materials.

В основу заявленного способа обработки поверхностей строганием была положена задача создания такой технологии обработки строганием, которая одновременно с расширением области применения и технологических возможностей обеспечивала бы повышение точности и производительности обработки по отношению к известным из уровня техники технологиям.The claimed method of surface treatment with planing was based on the task of creating such a technology for planing processing, which, at the same time as expanding the scope and technological capabilities, would increase the accuracy and productivity of processing in relation to the technologies known from the prior art.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе обработки изделий строганием перед началом обработки заготовки позиционируют на горизонтальной планшайбе станка по кругу с интервалами между ними, при этом обращены, например, наружу подлежащие обработке поверхности деталей, приводят во вращение планшайбу, заготовкам сообщают вращательное главное движение резания, подводят инструмент к первой обрабатываемой заготовке, первый и последующие проходы последовательной обработки деталей выполняют в перпендикулярных к оси вращения плоскостях, в интервале между обрабатываемыми последней и первой заготовками переводят инструмент в плоскость очередного прохода с помощью движений подачи, а упомянутые управляемые движения при этом выполняют в продольном и в поперечном направлениях относительно оси вращения планшайбы.The task is achieved due to the fact that in the method of processing products by planing, before starting processing, the workpieces are positioned on a horizontal faceplate of the machine in a circle at intervals between them, while, for example, the surfaces of the parts to be treated are turned outward, the faceplate is rotated, the workpiece is rotationally informed cutting movement, bring the tool to the first workpiece to be processed, the first and subsequent passes of sequential processing of parts are performed perpendicular to the axis of rotation planes, in the interval between the last and the first workpieces being machined, the tool is transferred to the plane of the next pass using feed motions, and the aforementioned controlled movements are then performed in the longitudinal and transverse directions relative to the axis of rotation of the faceplate.

В первом варианте реализации заявленного способа в соответствии с п.1 формулы обрабатывают обращенные наружу поверхности заготовок.In a first embodiment of the inventive method, in accordance with claim 1, the formulas process the surfaces of the blanks facing outward.

В другом варианте технологического процесса за одну установку заготовок одновременно с обработкой упомянутых обращенных наружу поверхностей, в частности выпуклых, с помощью другого инструмента в виде расточного резца обрабатывают обращенные вовнутрь поверхности, в частности вогнутые.In another embodiment of the process, for one installation of the workpieces simultaneously with the processing of said outwardly facing surfaces, in particular convex ones, inwardly oriented surfaces, in particular concave ones, are processed with the help of a boring tool.

В третьем варианте реализации заявленного способа перед началом обработки заготовки позиционируют на планшайбе с горизонтальной осью вращения.In a third embodiment of the inventive method, before processing the workpieces, they are positioned on a faceplate with a horizontal axis of rotation.

Сущность предлагаемого способа обработки поясняется чертежами.The essence of the proposed processing method is illustrated by drawings.

Фиг.1 - схема обработки круговым строганием обращенных наружу поверхностей деталей; траектории относительных движений инструмента: А' - по круговой траектории в процессе увеличения, корректировки и стабилизации скорости движения; А - по траектории результирующего движения в процессе обработки.Figure 1 - diagram of the processing of circular planing facing outward surfaces of the parts; trajectories of relative movements of the tool: A '- along a circular path in the process of increasing, adjusting and stabilizing the speed of movement; A - along the path of the resulting movement during processing.

Фиг.2 - схема обработки первым проходом инструмента обращенных наружу поверхностей деталей, показанных на фиг.1.Figure 2 - diagram of the processing of the first pass of the tool facing outward surfaces of the parts shown in figure 1.

Фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.2.Figure 3 is a view along arrow B in figure 2.

Фиг.4 - место В на фиг.2.Figure 4 - place In figure 2.

Фиг.5 - схема одновременной обработки противолежащих поверхностей деталей первыми проходами двух инструментов.5 is a diagram of the simultaneous processing of opposing surfaces of the parts in the first passes of two tools.

Фиг.6 - схема универсального станка для реализации заявленного способа.6 is a diagram of a universal machine for implementing the inventive method.

На фиг.1 показан инструмент 1 с вершиной 2; заготовки деталей 3, 4, 5 и 6 расположены вокруг оси вращения О, совпадающей с координатной осью Z, а принадлежащие им соответственно поверхности 7, 8, 9 и 10 обращены наружу. Заготовка 3, подлежащая обработке первой проходом инструмента, удалена от его вершины 2, которая расположена в точке А₀, на расстояние, определяемое углом θ, при этом инструмент 1 показан в исходном положении перед сложением движений; отрезок А₀Г₀предназначен для подвода инструмента 1 в точку Г₀ врезания в заготовку 3. Траектория А' расположена над заготовками 3-6 в плоскости И₀ (см. фиг.3), которая удалена от них на величину подачи на оборот, равную S₀. Принадлежащие траектории А все отрезки движения подачи расположены в пределах углового сектора, определяемого углом θ.1 shows a tool 1 with a vertex 2; workpieces of parts 3, 4, 5 and 6 are located around the axis of rotation O, which coincides with the coordinate axis Z, and their respective surfaces 7, 8, 9 and 10 are facing outward. The workpiece 3 to be processed by the first pass of the tool is removed from its top 2, which is located at point A ₀ , at a distance determined by the angle θ, while tool 1 is shown in its original position before adding movements; the segment A ₀ G _{0 is} intended for the supply of tool 1 to the point G _{0 of} cutting into the workpiece 3. The path A 'is located above the workpieces 3-6 in the plane And ₀ (see figure 3), which is removed from them by the amount of feed per revolution, equal to S ₀ . All segments of the feed motion belonging to the path A are located within the angular sector defined by the angle θ.

На фиг.2 заготовки 3-6 позиционированы на планшайбе 11 относительно оси О и плоскости XZ соответственно параметрам управляющей программы; отрезки Ж₀Ж₁, Ж₂Ж₃и Ж₄Ж₅ перемещений инструмента между заготовками сформированы, например, из дуг окружностей, гладко соединенных между собой и с отрезками Г₀Ж₀, Ж₁Ж₂, Ж₃Ж₄, Ж₅А₁пути резания; отрезок А₀Г₀ движения подачи, показанный также на фиг.1 и фиг.3, представляет собой отрезок пространственной гладкой кривой, который сформирован с помощью составляющей, параллельной оси Z.In figure 2, the workpieces 3-6 are positioned on the faceplate 11 with respect to the axis O and the XZ plane, respectively, according to the parameters of the control program; segments Ж ₀ Ж ₁ , Ж ₂ Ж ₃ and Ж ₄ Ж ₅ movements of the tool between the workpieces are formed, for example, from arcs of circles smoothly connected to each other and with segments Г ₀ Ж ₀ , Ж ₁ Ж ₂ , Ж ₃ Ж ₄ , Ж ₅ A ₁ cutting paths; the segment A ₀ G ₀ of the feed motion, also shown in FIG. 1 and FIG. 3, is a segment of a smooth spatial curve that is formed with a component parallel to the Z axis.

На фиг.3 показаны плоскости И₁, И₂ и И_n соответственно первого, второго и последнего проходов обработки, которые параллельны плоскости И планшайбы 11, а также плоскость И₀ траектории А₀. Размер «с» одинаков для всех деталей благодаря круговому результирующему движению инструмента в перпендикулярной к оси вращения плоскости, что невозможно при обработке точением при результирующем движении по винтовой линии.Figure 3 shows the planes And ₁ , And ₂ And And _n, respectively, of the first, second and last processing passes, which are parallel to the plane And faceplate 11, as well as the plane And _{0 of the} path And ₀ . Size "c" is the same for all parts due to the circular resulting movement of the tool in a plane perpendicular to the axis of rotation, which is not possible when machining by turning during the resulting movement along a helix.

Фиг.4 иллюстрирует изменение ориентации инструмента 1 в произвольно взятой точке К; исходное положение этого инструмента показано тонкой линией и обозначено 1'. Угол γ между указанными положениями инструмента 1 равен углу между вектором V₀окружной скорости заготовки 4 в точке К и касательной 12, с которой совпадает вектор V скорости относительного результирующего движения инструмента 1 в этой точке.Figure 4 illustrates a change in the orientation of the tool 1 at an arbitrary point K; the initial position of this tool is shown by a thin line and indicated by 1 '. The angle γ between the indicated positions of the tool 1 is equal to the angle between the vector V _{0 of the} peripheral speed of the workpiece 4 at point K and tangent 12, which coincides with the velocity vector V of the relative resulting movement of the tool 1 at this point.

На фиг.5 показаны детали 13, 14, 15 и 16, которые подлежат обработке двумя инструментами: обращенные наружу поверхности 17, 18, 19 и 20 подлежат обработке с помощью инструмента 1, а обращенные вовнутрь поверхности 21, 22, 23 и 24 - с помощью инструмента 25 с вершиной 26; показаны также отрезки траекторий Л и М относительных результирующих движений инструментов 1 и 25 при выполнении первых проходов обработки.Figure 5 shows the parts 13, 14, 15 and 16 that are to be machined with two tools: the outward facing surfaces 17, 18, 19 and 20 are to be machined with the tool 1, and the inwardly facing surfaces 21, 22, 23 and 24 with using tool 25 with vertex 26; Also shown are the segments of the trajectories L and M of the relative resulting movements of the tools 1 and 25 when performing the first processing passes.

Техническая сущность заявленного способа обработки изделий строганием заключается в следующем.The technical essence of the claimed method of processing products by planing is as follows.

Перед обработкой заготовки 3-6 позиционируют на планшайбе 11 относительно оси О и плоскости ZX так, что, например, точки Г₀, Ж₁, Ж₃ и Ж₅, принадлежащие этим заготовкам, равноудалены от оси О, а сами заготовки ориентированы относительно проходящей через вершину 2 инструмента 1 осевой плоскости ZX так, что обращены наружу подлежащие обработке поверхности 7-10, при этом значение угла θ между осевыми полуплоскостями, проходящими через вершину упомянутого инструмента и точку Г₀, обусловлено ориентацией заготовки 3, которая подлежит обработке первой, причем между заготовками обеспечены интервалы, необходимые для плавного соединения отрезков движения резания с помощью отрезков холостого хода.Before processing the workpieces 3-6 are positioned on the faceplate 11 relative to the axis O and the ZX plane so that, for example, the points Г ₀ , Ж ₁ , Ж ₃ and Ж ₅ belonging to these workpieces are equidistant from the axis O, and the workpieces themselves are oriented relative to the passing through the top 2 of the tool 1 of the axial plane ZX so that the surfaces 7-10 to be machined are facing outward, and the angle θ between the axial half-planes passing through the top of the tool and the point Г ₀ is determined by the orientation of the workpiece 3, which is to be processed first, moreover, between the workpieces provided the intervals necessary for a smooth connection of the segments of the movement of cutting using segments of idling.

В автоматическом режиме инструменту 1, находящемуся в исходном на станке положении, сообщают установочное перемещение, движением Н выводят его вершину 2 в точку А₀.In the automatic mode, the tool 1, which is in the initial position on the machine, is informed of the installation movement, by the movement H, its top 2 is brought to point A ₀ .

Планшайбу 11 с заготовками 3-6 приводят во вращение в направлении стрелки Е' с частотой, обеспечивающей инструменту 1 относительное движение по круговой траектории А' диаметра D₀ в направлении Е₀, со скоростью главного движения резания, с помощью углового датчика и соответствующего программного обеспечения контролируют и корректируют скорость этого движения.The faceplate 11 with the blanks 3-6 is rotated in the direction of the arrow E 'with a frequency that provides the tool 1 with relative motion along a circular path A' of diameter D ₀ in the direction E ₀ , with the speed of the main cutting movement, using the angle sensor and the corresponding software control and adjust the speed of this movement.

При установившемся вращении в момент, когда вращающейся заготовке 3 предстоит поворот на угол θ для вступления ее в контакт с инструментом 1 в точке Г₀, ему сообщают управляемые движения в плоскости XZ в продольном и в поперечном направлениях относительно оси вращения, в результате сложения этих движений с круговыми относительными движениями инструмента обеспечивают ему результирующее движение по траектории А в направлении Е. При этом инструмент 1 в точке А₀ переводят с траектории А' на траекторию А, подводят его к точке Г₀ и выполняют обработку первым и последующими проходами, последним из них завершают отделение слоя припуска с поверхностей 7-10 и отводят инструмент 1 от заготовки 6 в направлении Е', при этом сообщаемые инструменту перемещения и соответствующие им углы поворота планшайбы синхронизируют посредством опережающего чтения блоков программы с последующим автоматическим регулированием перемещений, а перед врезанием в каждую заготовку и в процессе резания поворачивают инструмент 1 вокруг проходящей через его вершину 2 оси и обеспечивают процесс резания с заданным значением переднего угла.When the rotation is steady at the moment when the rotation of the workpiece 3 is to rotate through the angle θ for it to come into contact with the tool 1 at the point Г ₀ , it is informed of controlled movements in the XZ plane in the longitudinal and transverse directions relative to the axis of rotation, as a result of the addition of these movements with circular relative movements of the tool provide him with the resulting movement along the path A in the direction E. In this case, the tool 1 at the point A _{0 is} transferred from the path A 'to the path A, bring it to the point G ₀ and perform the image the first and subsequent passes, the last of them complete the separation of the allowance layer from surfaces 7-10 and take tool 1 from the workpiece 6 in the E 'direction, while the displacements of the face plate and the corresponding rotation angles of the face plate are synchronized by reading blocks of the program ahead of time, followed by automatic by controlling the movements, and before cutting into each workpiece and during the cutting process, turn the tool 1 around the axis passing through its top 2 and provide the cutting process with the given m value of the rake angle.

Во втором варианте реализации заявленного способа обрабатывают поверхности деталей 13-16 с помощью двух инструментов: поверхности 17-20 - инструментом 1, а поверхности 21-24 - инструментом 25, при этом после стабилизации вращения инструменту 1, находящемуся в точке Р, обеспечивают относительное результирующее движение по траектории Л, а инструменту 25, находящемуся в точке Т, - по траектории М, и обрабатывают упомянутые поверхности одновременно.In the second embodiment of the inventive method, the surfaces of the parts 13-16 are treated with two tools: the surfaces 17-20 with the tool 1, and the surfaces 21-24 with the tool 25, and after stabilization of rotation the tool 1 located at point P provides a relative result the movement along the trajectory A, and the tool 25, located at point T, along the trajectory M, and process these surfaces simultaneously.

В приведенных вариантах предложенного способа строгания обрабатываемые поверхности формируют с помощью одного управляемого движения, выполняемого по перпендикулярным к оси вращения прямым. Более сложные по форме поверхности формируют с помощью еще одного управляемого движения, сообщаемого инструменту по параллельным к оси вращения прямым.In the above versions of the proposed planing method, the machined surfaces are formed using one controlled movement, performed along straight lines perpendicular to the axis of rotation. More complex surfaces are formed with the help of another controlled movement, which is communicated to the tool along straight lines parallel to the axis of rotation.

Реализация заявленного способа возможна на модернизированном карусельном станке, схема которого показана на фиг.6. Станок содержит стол 27 с планшайбой 11, две стойки 28 с траверсой 29, крестовые суппорты 30 и 31. В отличие от традиционного исполнения карусельных станков этот станок оснащен смонтированными на его суппортах шпиндельными головками 32 и 33, шпиндели 31 и 32 которых используют в качестве поворачиваемых по программе держателей инструментов 1 и 25 соответственно вокруг осей O₁ и O₂. Эти инструменты предназначены, в частности, для обработки поверхностей соответственно 17, 19 и 21, 23 заготовок 13 и 15. Заготовки, подлежащие обработке за одну установку, перед обработкой установлены на паллете 36, что позволяет эффективно использовать станочное время.Implementation of the claimed method is possible on a modernized rotary machine, a diagram of which is shown in Fig.6. The machine contains a table 27 with a faceplate 11, two racks 28 with a traverse 29, cross calipers 30 and 31. Unlike the traditional design of rotary machines, this machine is equipped with spindle heads 32 and 33 mounted on its calipers, spindles 31 and 32 of which are used as rotatable according to the program of tool holders 1 and 25, respectively, around the axes O ₁ and O ₂ . These tools are intended, in particular, for processing surfaces 17, 19 and 21, 23 of workpieces 13 and 15, respectively. The workpieces to be processed in one installation are mounted on a pallet 36 before processing, which allows efficient use of machine time.

Заявленный способ обработки деталей можно реализовать на станке с горизонтальной осью вращения планшайбы, на которой позиционируют заготовки подлежащих обработке деталей.The claimed method of processing parts can be implemented on a machine with a horizontal axis of rotation of the faceplate, on which the workpieces of the parts to be processed are positioned.

Высокая производительность обработки при использовании заявленного способа обработки строганием обусловлена особенностями, которые отличают этот способ от известных способов обработки строганием. Это прежде всего возможность осуществлять обработку с более высокими скоростями резания благодаря вращательному главному движению резания. Обработка за одну установку заготовок двух поверхностей деталей позволяет повысить точность их взаимного расположения, при этом благодаря одновременному использованию двух инструментов значительно повышается производительность обработки. Использование паллеты в виде съемной кольцевой планшайбы, устанавливаемой на планшайбу станка вместе с заготовками, позволяет одновременно обрабатывать относительно большую партию деталей и при этом эффективно использовать станочное время.High processing performance when using the claimed method of processing planing due to features that distinguish this method from known methods of processing planing. First of all, it is an opportunity to carry out processing with higher cutting speeds due to the rotational main cutting movement. Processing in one installation of workpieces of two surfaces of parts allows to increase the accuracy of their relative position, while due to the simultaneous use of two tools significantly increases the productivity of processing. The use of a pallet in the form of a removable ring faceplate, mounted on the faceplate of the machine together with the workpieces, allows you to simultaneously process a relatively large batch of parts and at the same time effectively use machine time.

Областью применения заявленного способа строгания является обработка сложных по форме поверхностей деталей средних и малых размеров, в том числе недостаточно жестких, а также финишная обработка заготовок после их термической обработки закаливанием.The scope of the claimed method of planing is the processing of difficult to form surfaces of parts of medium and small sizes, including not sufficiently rigid, as well as finishing processing of blanks after their heat treatment by hardening.

Claims

1. A method of processing products by planing with a tool in the form of a cutter, comprising reporting the main cutting movement to the workpieces, at least two controlled movements of the tool, providing it with a relative resulting movement, during which processing is performed by successive tool passes with feed movements between passes, and using a controlled turning the tool around the axis passing through the top changes the orientation of the tool and provides a cutting process with a predetermined forward value angle, characterized in that before processing the workpieces are positioned on the machine faceplate in a circle at intervals between them with the surfaces to be machined facing outward, the faceplate rotated, then the tool is brought to the first workpiece and the first and subsequent passes of sequential processing of parts in planes perpendicular to the axis of rotation, while in the interval between the last and first workpieces being machined, the tool is transferred to the plane of the next pass with the help of feeding movements, and the said controlled movement is performed in the longitudinal and transverse directions relative to the rotational axis of the chuck.

2. The method according to claim 1, characterized in that for one installation of the workpieces simultaneously with the processing of the said outwardly facing surfaces, in particular convex, using the second tool in the form of a boring cutter, the surfaces of the parts facing inward, in particular concave, are processed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the workpiece is positioned on the faceplate with a horizontal axis of rotation.