Способ токарной обработки асферических поверхностей и устройство для его осуществления

 

1. Способ токарной обработки асферических поверхностей, при котором шпинделю с закрепленной на нем обра.батываемой деталью сообщают вращение , инструментальному шпинделю сообщают круговую подачу и согласованное с ней поступательное перемещение режущему инструменту, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности обработки, поступательное перемещение режущему инструменту сообщают вдоль образующей конической поверхности, верщина которой находится в точке пересечения осей щпинделя с закрепленной на нем обрабатываемой деталью и инструментального щпинделя, а основанием является траектория круговой подачи инструмента . . 00 ;о 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,Я0„„1103947 А з В23В54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3614190/25-08 (22) 11.05.83 (46) 23.07.84.Бюл. М 27 (72) Г.Г.Добровольский, Б.С.Крячек и Н.К.Люненко (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов АН Украинской ССР (53) 621.9.016(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 526448, кл. В 23 В 1/00, 1974 (прототип). (54) СПОСОБ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ токарной обработки асферических поверхностей, при котором шпинделю с закрепленной на нем обрабатываемой деталью сообщают вращение, инструментальному шпинделю сообщают круговую подачу и согласованное с ней поступательное перемещение режущему инструменту, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности обработки, поступательное перемещение режущему инструменту сообщают вдоль образующей конической поверхности, вершина которой находится в точке пересечения осей шпинделя с закрепленной на нем обрабатываемой деталью и инструментального шпинделя, а основанием является траектория круговой подачи инструмен- е та.

1103947

2. Устройство для токарной обработки асферических поверхностей, содержащее станину с шпинделем для закрепления детали и инструментальным шл с резцедержателем, установленным под углам к оси шпинделя для закрепления детали, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышеИзобретение относится к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхностей на материалах, поддающихся сверхтачной обработке резанием.

Известен способ токарной обработки асферических поверхностей, при котором рабочему шпинделю с закрепленной на нем обрабатываемой деталью сообщают вращение резания, а установленному под углом к оси рабочего шпинделя инструментальному шпинделю, несущему режущий инструмент — круговую подачу и дополнительное поступательное движение вдоль оси рабочего шпинделя, являющееся функцией его круговой подачи (1 1.

Недостатком способа является значительная трудность реализации дополнительного поступательного перемещения с требуемой точностью и быстродействием ввиду большой. массы перемещаемого узла, что не позволяет обеспечить получение металлических поверхностей с указанной точностью.

Кроме того, поступательное перемещение вдоль оси рабочего шпинделя изменяет геометрическую точку контакта радиусного монокристального алмазного режущего инструмента с поверхностью детали, изменяя тем самым положение зоны резания относительно его кромки, вводя дополнительную погрешность формы поверхности.

Цель изобретения — повышение точности обработки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу токарной обработки асферических поверхностей, при котором шпинделю с закрепленной на нем обрабатываемой деталью сообщают вращение, инструментальному шпинделю ния точности обработки, инструментальный шпиндель снабжен исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота для ориентации резцедержателя вдоль оси шпинделя для закрепления детали. сообщают круговую подачу и согласованное с ней поступательное перемещение режущему инструменту, поступа .тельное перемещение режущему инструменту сообщают вдоль образующей конической поверхности, вершина кото рой находится в точке пересечения осей шпинделя с закрепленной на нем обрабатываемой деталью и инструментального шпинделя, а основанием яв— ляется траектория круговой подачи инструмента.

В устройстве для токарной обработки асферических поверхностей, содержащем станину с шпинделем для закрепления детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси шпинделя для закрепления детали, инструментальный шпиндель снабжен исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а другой закреплен на.инструментальном шпинделе с возможностью поворота для ориентации резцедержателя вдоль оси шпинделя для закрепления детали.

Снабжение устройства исполнительным механизмом, предназначенным изменять расстояние от режущей кромки

N- резца до точки пересечения осей рабо- чего и инструментального шпинделей позволяет наиболее просто реализовать предлагаемый способ, крепление его с резцедержателем и инструментальным шпинделем сводит к минимуму длину кинематической цепи, обеспечивающей заданное перемещение рабочего инструмента, чем значительно повышает жесткость, точность и быстродействие работы исполнительного механизма, что в конечном итоге повышает точность обработки поверхностей.

3 11О3

Наиболее целесообразным вариантом реализации исполнительного устройства ввиду небольших (в пределах десятков микрон) линейных перемещений является исполнение в виде прецизионно- 5

ro двигателя малых перемещений, например, пьезоэлектрического или электрогидравлического, что обеспечит его высокую жесткость, точность и быстродействие. l0

На фиг. 1 изображена схема обработки асферических поверхностей в плоскости, проходящей через оси инструментального и рабочего шпинделей; на фиг. 2 — то же, в пространственной15 системе координат; на фиг. 3 — устройство для обработки асферических поверхностей.

Для токарной обработки асферических поверхностей вращения,симметричных относительно оси Y, образованных соответственными кривыми второго порядка, необходимо, чтобы оси шпинделя для закрепления детали 1 и инструментального шпинделя 2 располагались в одной плоскости ЕОУ и устанавливались по отношению друг к другу на расчетный угол, который устанавливается в зависимости от требуемого радиуса ближайшей к асферической поверхности. Под ближайшей к асферической сферической .поверхностью понимается поверхность, имеющая общую линию контакта с внешним диаметром асферической поверхности и icaсающаяся ее вершины точки О, и рас35 читывается по формуле

Rqq

Б.сф зin ч

40 где R Ф вЂ” радиус ближайшей сферы;

5. сф

R, — расстояние от режущей кромки инструмента до оси инструментального шпинделя.

Режущий инструмент 3 с резцедержа-45 телем 4 установлен на инструментальном шпинделе 2 таким образом, что направление его поступательного перемещения совпадает с образующей конической поверхности, вершина .которой 50 находится в точке С пересечения осей инструментального и рабочего шпинделей, а траектория перемещения режущей кромки, являющаяся его основанием, пересекает ось вращения рабочего 55 шпинделя в точке О. Шпинделю для закрепления детали 1, несущему обрабатываемую деталь 5, сообщают вращение

947 4 резания со скоростью N. Инструментальному шпинделю 2 сообщают круговую подачу S а режущему инструменту 3 согласованное с круговой подачей S поступательное перемещение V.

Скорость N вращения резания рабочего шпинделя 1, величину круговой подачи S режущего инструмента 3 определяют исходя из расчетных режимов резания, в поступательное перемещение режущего инструмент й, находя из параметров асферической поверхности.

Например, для обработки параболоида вращения кривой х =2РУ перемеще2 ние Ь как функция от круговой подачи S, равное отклонению между поверхностью ближайшей сферической поверхности от асферической, из схемы (фиг.2) легко определяется по геометрическим формулам и равно

1-со5 р где cosр=1-sinЧ(1-cosa

Р— параметр параболы;

oL — текущая величина угла круговой подачи S.

Аналогично расчитывается Ь и для других видов кривых, образующих асферические поверхности (гйпербол, эллипсов).

Устройство, осуществляющее способ (фиг. 3), состоит из размещенных на станине 6 шпинделя для закрепления детали 1, инструментального шпинделя

2 с возможностью установки на расчетный угол V по отношению к оси шпинделя. Для закрепления детали на инструментальном шпинделе 2 смонтирован исполнительный механизм 7, внутри корпуса которого установлен двигатель малых перемещений (не показан), например пьезоэлектрический, который соединен с размещенными в направляющей исполнительного механизма 7 резцедержателем 4 для закрепления режущего инструмента 3, а исполнительный механизм 7 имеет возможность ориентации оси резцедержателя вдоль образующей конической поверхности за счет поворота его от привода 8.

Устройство работает следующим образом.

На шпинделе для закрепления детали 1 закрепляют деталь 5, инструмен1103947 тальный шпиндель 2 устанавливают на расчетный угол 9 . На резцедержателе 4 устанавливают режущий инструмент 3 и приводом 8 ориентируют на инструментальном шпинделе 2 исполнительный механизм 7. После указанных настроек шпиндель для закрепления детали 1 с установленной деталью 5 приводят во вращение, обеспечивая необходимую скорость резания, инстру1О ментальному шпинделю 2 сообщают круговую подачу резания, а резцедержателю 4 с режущим инструментом 3 сообщают поступательное перемещение при помощи двигателя исполнительного механизма 7, согласованное с круговой подачей инструментального шпинделя 2.

Преимуществом способа обработки асферических поверхностей и устройства для его реализации являются высокие характеристики по точности и чистоте обработки, позволяющие получить асферические металлооптические поверхности и погрешностью формы не хуже . 0,5 мкм и шероховатостью не более

R 0,02 мкм.

1103947

ФигЗ

Составитель Г.Баринов

Редактор И.Дербак Техред Ж.Кастелевич Корректор И Зрдейи

Заказ 5145/7 Тираж 1037 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