Способ обработки криволинейных поверхностей и станок для его осуществления

 

1. Способ обработки криврлинеймых поверхностей по авт..св.11 987894, о т л и ч а ю щ и и с я тем что, с целью расишрения технологических возможностей, в процессе обкатки деталь располагают гак, чтобы биссектриса угла пересекаюьшхся обрабатываемых поВ(ерхиостей находилась на линии, соединяющей оси качания инструмента и деталиу определяют обраба-. тываемую поверхность с наименьшей кривизной поперечного с.ечения, плоскость вращения инструмента перемещают от линии, соединяющей оси качания инструмента и детали, к указанной поверхности и эту поверхность обрабатывают той стороной инструмента , радиус обрабатывакшей дуги которой в сечении выбирают больше радиуса сопряженной дуги на противоположной стороне инстру:мента , которой обрабатывают другую из пересекакшихся поверхностей. ш о з: эо :л

ае (и),СОК)3 СОВЕТСНИХ

° 0WM5K 1

° РЕСПУБЛИК

l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ABTOPCNOMV СВИДфТИЛЬЯТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (61) 987894

:(21) 3468687/25-08 (гг) 14.07.82 (46) 23,12.83, Бюл. 9 47 (72) В.M. Мигунов и Л.Т. Масюк (53) 621.914.37(088.8)

;(56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 987894, кл. В 23 Q 35/00, 1981 (прототип). (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КРИВОЛИНЕЙНЫХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ И СТАНОК ДЛЯ .ЕГО ОСУ .ЩЕСТВЛЕНИЯ. (57} 1. Способ обработки криврлинейных поверхностей по авт..св.9987894, отличающийся тем, что,: с целью расширения технологических: возможностей, в процессе обкатки де ж9В 23 С 3/18. 4/.В 23 Ц 35/00,//

В 24 В 19/14 . таль располагают так, чтобы биссектриса угла Пересекающихся обрабатываемых поверхностей находилась на линии, соединяющей осн качанию инструмента и детали, определяют обраба-. тываемую поверхность с наименьшей кривизной поперечного сечения, плоскость вращения инструмента перемещают от линии, соединяющей осн качания инструмента и детали, к указанной поверхности и вту поверхность обрабатывают той стороной инструмента, радиус обрабатывающей дуги которой в Осевом сечении выбирают больше радиуса сопряженной дуги на противоположной стороне инстру-, мента, которой обрабатывают дру- Е

Ф гую из пересекающихся поверхностей..

1061785

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что отношения радиусов образующих дуг рабочих поверх-.

%остей инструмента выбирают в соответствии с отношением радиусов кривизны поперечных сечений обрабатываемых ими поверхностей, а величину перемещения плоскости инструмента выбирают,так, чтобы отношение углов, образованных этой плоскостью с обрабатываемыми поверхностями, было равно

3 R

2 где - угол, образованный плоскостью вращения инструмента с обрабатываемой поверх« ностью имеющей меньшую кривизну в поперечном сече-, нии; — угол, образованный плоскостью вращения инструмента

Изобретение относится к размерной формообразующей обработке пересекающихся криволинейных поверхностей деталей, в основном прикомлевых участков лопаток газотурбинных 5 двигателей.

По основному.авт.св. М 987894 известен способ, включающий обработку строчками по двум копирам, которым совместно с деталью сообщают качательное движение, а с вращающимся инструментом связывают копирные ролики. Обработку производят методом обката, сообщая инструменту перемещение об одной обрабатываемой поверх-15 ности к другой в плоскости, проходящей через ось вращения инструмента, рабочим поверхностям которого придают чечевицеобразную форму, которую образуют дугами окружности с радиусом кривизны в поперечном се- .® чении, равными радиусам,копировальных роликов, а центры их кривизны совмещают с центрами кривизны последних. Инструменту и роликам сообщают качание вокруг оси, параллельно оси качания обрабатываемой детали с копирами, последнюю ось смешают в направлении качания инструмента с роликами, а перемещение на строчку осуществляют путем относитель- 30 ного смещения обрабатываемой детали и копира в направлении, перпендикулярном плоскости обкатки.

Станок для осуществления извест» ного способа включает люльку с двумя 35 копирами и площадкой для детали с другой обрабатываемой поверхностью;

R - радиус образующей дуги инI струмента в осевом сечении со стороны, производящей обработку поверхности, имеющей меньшую кривизну поперечного сечения;

R - радиус образующей дуги инструмента со стоРоны, производящей обработку второй поверхности.

3. Станок для обработки криволинейных поверхностей, о т л и ч а юшийся тем, что ось качания люльки инструментального шпинделя и роликов установлена с воэможностью перемещения относительно станины по окружности, центр которой расположен на плоскости, проходящей через оси качания люльки с инструментальным шпинделем и роликами и люльки с деталью и копирами.

% и инструментальный шпиндель с двумя копировальными роликами.

:Станок снабжен также второй люлькой для шпинделя и роликов, разме,щенной опозитно первой люльке, причем ось качания второй люльки связа- на .с рычагом, снабженным механизмом

его поворота (11 .

Однако длина лопаток, которые можно обработать по известному способу на известных станках, имеет ограниченную величину, так как их перо упирается в шпиндель инструмента.

Этот недостаток, ограничивающий технологические воэможности, Не удается устранить увеличением диаметра инструмента, так как при этом ограничение обрабатываемых деталей начинается по кривизне профиля (пера) их поперечных сечений.

Цель изобретения - расширение технологических воэможностей.

Эта цель достигается тем, что согласно способу обработки, включающему обработку строчками по двум копирам, которым совместно с деталью сообщают качательные движения, а с вра1щающимся инструментом связывают копирные роли„",н, которым .как инструменту, имеющему чечевицеобразную форму, сообщают качание вокруг оси, параллельной оси качания детали с копирами, и последнюю ось смещают в направлении качания инструмента с роликами и инструменту сообщают перемещение от одной обрабатываемой поверхности к другой в плос1061785 кости, проходящей через ось вращения инструмента, в процессе обкатки деталь располагают так, чтобы биссектриса угла пересекающихся обрабатываемых поверхностей находилась на линии, соединяющей оси качания инструмента и детали, определяют обрабатываемую поверхность с наименьшей кривизной поперечного се-. чения, плоскость вращения инструмента перемещают от линии, соединяющей оси качания инструмента и детали, к укаэанной поверхности, и эту поверхность обрабатывают той стороной инструмента, радиус обрабатывающей цуги которой в осевом сечении 15 выбирают больше радиуса сопряженной дуги на противоположной стороне инструмента, которой обрабаты вают другую из пересекающихся поверхностей. 20

Кроме того, отношения радиусов образующих дуг рабочих поверхностей инструмента выбирают в соответствии с отношениями радиусов кривизны поперечных сечений обрабатывае- 25 мых ими поверхностей, а величину перемещения плоскости инструмента выбирают так, чтобы отношение углов, образованных этой плоскостью с обрабатываемыми поверхностями, было равно

Вл

R)- Н где — угол, образованный плоскостью вращения инструмента с обрабатываемой поверхностью, имеющей меньшую кривизну в поперечном сечении;

Ч вЂ” угол, образованный плос-. костью вращения инструмента 40 с другой обрабатываемой по-, верхностью;

le - радиус образующей дуги инст1 румента в осевом сечении со стОроны производящей обработ-45 ку.поверхности, имеющей меньшую кривизну поперечного сечения;

R — радиус образующей дуги инстру2 мента со стороны, произвоця- .g0 щей обработку второй поверхности.

При этом в станке для осуществлеНия укаэанного способа включающем люльку с деталью и копирами и люльку с инструментом и роликами, ось качания которой связана с поворот- ным рычагом, указанная ось установлена с возможностью перемещения относительно станины по окружности, центр которой расположен на плоскости, 60 проходящей через оси качания люльки с инструментальным шпинделем и роликами и люльки с деталью и копирами.

На фиг. 1 изображена упрощенная кинематическая схема реализации пред-65 лагаемого способа, в плоскости обкатки на фиг. 2 — крайние положение инструмента в процессе обкатки при обработке бандажированной спрямляющей лопатки компрессора; на фив. 3 — сечеиие A-A на фиг.2; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг.2; на фиг. 5 — конструкция станка в плоскости обкатки; на фиг. б сечение В-В на фиг..5.

Способ осуществляется следующим образом.

На детали (лопатке) 1 обрабатывают пересекающиеся криволинейные поверхности — полку П хвостовика и прилежащую к ней часть поверхности пера Г, которые плавно сопрягаются между собой дугой окружности малого радиуса r (например, r = 0,84 мм).

Обработку (шлифование) производят профильным инструментом 2, например алмазным кругом, которому сообщают рабочее вращение (co скоростью резания) вокруг его геометрической оси 00.

Формы обрабатываемых поверхностей П и Г.детали 1 восцроизводят по двум копнрам 3 и 4 с рабочими контактными поверхностями Д и Е, соответственно. Копнры 3 и 4 жестко связывают с обрабатываемой деталью

1, для чего деталь с помощью приспособления 5 крепят на люльке б, на которой крепят также и указанные копиры.

Копировальные ролики 7 и 8, взаимодействующие соответственно с ко, пирами 3 и 4, жестко связывают с ин-. струментом 2. Для этого корпус 9 шпинделя 10, сообщающего рабочее вращение инструменту 2, вместе с осями G> и ОЭ, на которых вращаются копировальные ролики 7 и 8, крепят на одной люльке 11, Обработку производят обкаткой в плоскости, проходящей через ось 00 вращения инструмента (фиг. 1). При этом обкатку осуществляют в направлении от одной иэ обрабатываемых пересекающихся поверхностей к другой, например, обрабатывают полку И детали 1 (фиг. 2), затем обкатку осуществляют в направлении к радиусной поверхности r сопряжения пера с полкой лопатки и обрабатывают эту поверхность (галтель), после чего обрабатывают часть поверхности пера Г.

Обкатку производят путем синхронизации качания М обрабатываемой детали 1 с копирами 3 и 4 вокруг оси 0 и качания 52 инструмента 2 с копиральными .роликами 7 и 8 вокруг оси 04, параллельной оси 0 .,Цля этого люльку 11 качают шатуном 12,. шарнирно соединенным с вращающимся кривошипом 13.

1061785

В процессе обкатки ось О» качания обрабатываемой детали. смещают в направлении к оси 04 путем упругого поджатия копиров к роликам, для чего ось 0 располагают на рычаге 14„ имеющем возможность поворотй вокруг оси 0, который осуществляют силовым цилиндром 15.

Рабочвй поверхности F инструмен-, та 2 придают чечевицеобразную форму,; образуемую дугами 0 и Н окружностей 10 ,» и К, радиусы В» и Rg которых в осевом сечении принимают рав« ными радиусами копировальных роликов 7 и 8, а центры кривизны совмещают с осями 0 и Оз вращения ро- 15 ликов.

Б нейтральном положении люлек 6 и 11 в процессе обкатки (фиг. 1) биссектрису Л минимального угла 0( обрабатываемых пересекающихся ïOверхностей П и F детали 1 располагают на линии 0»04 центров О» и 04 ка-: чаний инструмента 2 и детали 1; а плоскость пп рабочего инструмента

2 BQKp3TI оси 00 отклоняют от этой линии в направлении к той иэ поверхностей П к Г детали, которая имеет меньшую кривизну поперечного сече ния. Когда минимальный радиус:кривизны В1. (фиг.4) поверхности Г пера лопатки 1 меньше минимального радиуса В„,(фиг.З) поверхности П бандажной йолки лопатки, т.е. кривизна об-.рабатываемой поверхности П полки меньше кривизны обрабатываемой поверхности Г пера, (в соответствии с опи З санным признаком) плоскость пп вра" щения инструмента 2 отклоняют от линии О» 04 в сторону П (фиг. 1), Поверхность П, имеющую. меньшую кри-. кривизну профиля в поперечном сече- 40 нии, обрабатывают стороной G инструмента 2, расположенной противоположно шпинделю 10, т.е. в данном конкретном случае лопатку располагают татаким образом, чтобы обработка ее 45 полки tI производилась поверхностью инструмента G. а не поверхностью Н, Радиус R» обрабатывающей дуги 0 инструмента в осевом сечении со стороны, обрабатывающей эту IIOsepxность детали (имеющую меньшую кривизну), принимают больше радиуса В сопряженной дуги П противоположной стороны инструмента.

Отношение радиусов В» и Rg образующих дуг G и Н инструмента принимают равным отношению радиусов кривизны В„ и В„ поперечных сечений соответствующйх обрабатываемых ими пересекающихся поверхностей Г и П детали 1,.

В2 величину угла Р (фиг, 1) указанного отклонения плоскости пп рабо- 65

I чего вращения инструмента от линии

О» 0 4 принимают иэ условия, чтобы отношение углов ф и ф, образованных этой плоскостью с обрабатываемыми поверхностями П и Г,,было равно

Ф

) В»

Ц В-R, где g - угол, образованный плоскостью пп вращения инструмента 2 с обрабатываемой поверхностью П, имеющей меньшую кривизну в поперечном се« чении A-А; - угол, образованный плоскостью вращения инструмента с другой обрабатываемой. поверхностью,-в данном случае с поверхностью Г;

В» - радиус образующей дуги

Н инструмента в осевом сечении со стороны, производя» щей обработку поверхности Г, имеющей большую кривизну поперечного сечения (Б-Б);

R — радиус образующей дуги G ин° 2 струмента в осевом сечении со стороны, производящей обработку поверхности П, имеющей меньшую кривизну в поперечном сечении A-А.

Соотношение В» /В = R /Вп принимается из расчета одинаковых условий

"обработйи . обеих пересекающихся поверхностей, т.е. практически одинакового пятна контакта инструмента с деталью.

Соотношение y / q .= R»(R -R») получается из геометрических построений при выбранном соотношении В и В2 ° .

Копировальный станок для обработ- ки пересекающихся поверхностей детали (лопатки) 1 провильным инструментом (алмазным кругои) 2 содержит копиры 3 и 4, которые, как и приспособление 5 для крепления детали, .установлены на люльке б.

Взаимодействующие с копирами 3 и .

4 копировальные ролики 7 и 8 жестко связаны с инструментом 2. Для этого корпус 9 шпинделя 10, как и указанные ролики установлен на люльке 11, которая шатуном 12 шарнирно соединена с кривошипом,13 привода ее качания, Люлька б установлена на рычаге

14, шарнирно соединенном с силовымцилиндром 15, шток 16 которого с помощью осн 17 шарнирно соединен с рычагом 14., а корпус с помощью оси

18 шарнирно соединен с кронштейном

19, закрепленным на станине 20.

Ось 21 качания люльки б закреплена на рычаге 14, а ось 22 поворота рычага 14 установлена на кронштейне

23, закрепленно»» на станине.

1061785

Приспособление 5 для крепления обрабатываемой детали 1 и копиры

3 и 4, каждый в отдельности, эакреп лены на качалках 24, оси качаний которых 25 закреплены на люльке б,сиаб» жеиной силовым цилиндром 26, который шатуном 27 шарнирно соединен с одной из качалок 24, которые, в свою очередь, шарнирно соединены между собой тягой 28.

Шатуном 29 люлька 6 шарнирно соеди ) иена с. коромыслом 30 механизма изменения направления поджима копиров к роликаи..Ось 31 этого коромысла закреплена на кронштейне 14. Коромысло 30 снабжено грузом 32, а на рыча- 15 ге 14 закреплены упоры 33 и 34 ограничения поворота люльки б.

Оси 35. и 36 копировальных роли-. ков 7 и 8 закреплены на ползушках

37 и,38, установленных в направляю- 2О щих люльки 11 с возможностью регули ровочного перемещения, осуществляемого при настройке станка микромет- рическими винтами 39.

Ось 40 качания .люльки 11 с помощью25 подшипников 41 установлена на крон-, . штейне 42. Во внутренней полости этой оси на подшипниках 43 установлен трансмиссионный вал 44, на котором закрепляется шкив 45, соединенный бесконечной гибкой связью ремнем 46 со шкивом .47, закрепленным на приводном валу электродвигателя 48. На втором конце трансмиссионного вала 44 закреплена коническая шестерня 49, нахоДящаяся в зацеплении с конической шестерней 50, закрепленной на валу 51, установленном с воэможностью вращения в подшипниках 52 корпуса 53, закрепленного на люльке 11. На валу 51 закреп-40 лен шкив 54, соединенный обесконечиым плоским ремнем 55 со шкивом 56, 1 закрепленным на нерабочем конце шпинделя 10. Ремень 55 огибает направляющий шкив.57, ось 58 которого уста-45 новлена на кронштейне 59, закрепленном на люльке 11.

Механизм подачи инструмента на . вреэание содержит маховичок ручйой подачи 60, закрепленный на валу 61, установленном с возможностью вращения (но беэ воэможности осевого смещения) в стакане 62, во внутренней полости которого установлен с возможностью oceaoro перемещения полэун 63. С кольцевой проточкой этого полэуна взаимодействует вилка коромысла 64, ось 65 которого закреплена на кронштейне 66, установленном на корпусе 53. C коромыслом 64 шарнирно соединена тяга 67, второй ко- 60 нец которой шарнирно соединен с .корпусом 9 шпинделя. Корпус 9 с помощью оси 68 установлен с возможностью поворота на кронштейне 69, закрепленном на люльке 11. 65

Стакан 62 закреплен на кроштейне 70, который вместе с кронштейном

42 закреплен на стойке 71. Стойка

71, кронштейй 72, несущий двигатель

48, и редуктор 73 вместе с электродвигателем 74 закреплены на плите 75.

Люлька 11 шпинделя инструмента и копировальных роликов установлено на станине с воэможностью смещения оси 40 ее качания (фиг. 6, на фиг.1 эта ось обозначена позицией 04 ) по дуге окружности L с центром 0 (фиг. 1 и 5), лежащим на плоскости, проходящей через ось 04(фиг. 1) качания этой. люльки, а также ось 01 люльки 6 обрабатываемой детали с копировальными роликами, причем упомянутый центр расположен на прямой

Ол 04, проходящей через линию пересечения обрабатываемых поверхностей

Г и П детали 1 в нейтральном положении люльки 6 этой детали. Это достигается мам, что плита 75, на которой расположена люлька 11, установлена на стенке 76 (фиг; 5 и 6) станка с воэможностью настроечного поворота вокруг точки 0 (фиг. 1 и 5).

Для этого на плите 75 имеются пазы (фиг. 5), выполненные по радиусу R с центром s точке Об .

Плита 75 крепится к стенке 76 с помощью винтов 77 и 78. Для поворота плиты 75 вокруг точки 06 при настрой» ке станок снабжен винтовым механизмом, содержащим тягу 79, в концы которых завинчены рычаги 80 и 81, шарнирно соединенные осями 82 и 83 соответственно с плитой 75 и станиной (или кронштейном 19).

После установки обрабатываемой детали 1 в приспособление 5 силовым цилиндром 15 поворачивают рычаг 14 на оси 22 до упора копиров

3 и 4 в ролики 7 и 8. Лопатка 1 при этом подводится в зону обработки.

Включают вращение электродвигателя 48, которое через шкив 47, ремень 46, шкив,45, трансмиссионный вал 44,:коническую передачу 49 и 50, вал 51, шкив 54, ремень 55 и шкив 56 передается шпинделю 10 вместе с инструментом 2.

После этого включают двигатель

74 и его вращение через редуктор 73 передается кривошипу 13, котОРый через шатун 12 сообщает качания люль-. ке 11 на оси 40. Вместе с люлькой качается инструмент 2 и ролики 7 и

8, которые через копиры 3 и 4 качают люльку б на оси 21.

В процессе этих качаний рычаг 14, поворачивается на оси 22, при этом происходит обкатка обрабатываемых поверхностей детали 1 по профилю инструмента 2.

Плоскость пп вращения инструмен1 та в нейтральном положении люлек 6

/ 9 1061785 д-б и 11 отклоняют от линии про д щей через оси их к проходящей качаний, на необходимый угол (фиг. 1) при настройке ст танДл этого отпускают винты 77 и 78 и вращением тяги 79, при котором изменяется расстояние межд жду ося3, поворачивают плиту 75 вокруг точки 06 . Вместе с плитой пос инструменворачивается и шпиндель

П

Ъия и осле установки плоскости вращеия инструмента в расчетное положение винтами 77 и 78 поджимают плиту

75 к стенке .станка 76.

Иэоб ческ ретение расширяет техн ие воэможности способа и ологи так как а и станка„ длинны позволяет обработать б олее тем е лопатки. Чем больше у м большие лопатки можн б гол о о работать.

1061785

Составитель М. Кольбич

Редактор О. Черниченко Техред И.Костик Корректор M.Шарсти

Закаэ 10090/4 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4