Способ нарезания резьбы фрезерованием на станках с чпу
Изобретение относится к машиностроению и может ыть использовано при обработке крупногабаритных корпусных деталей с большим углом подъема обрабатываемой резьбы. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и снижение затрат на нарезание резьбы. Достигается цель за счет исключения необходимости применения специальных фрезерных головок, имеющих поворот на угол подъема нарезаемой резьбы. Способ осуш,еств 1яется на 5- координатном фрезерном станке с ЧПУ. Основание 5 стола установлено с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси А , а стол 6 установлен на основании 5 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси Y, перпендикулярной оси А . На столе 6 закрепляется деталь 7 так, что ось резьбового отверстия 8 вертикальна, параллельна оси фрезы 2. Фрезу 2 перемеш,ают на рабочей подаче по винтовой линии за счет согласованного перемещения по координатам А, У, Z: X -cosa-X2+coscY2+cosa-Z;; Y cos9Q°-X2+cosf-Y2+cosbZ2; (90° + +а)-А2-|-со5й - F2+cosf3-Z2. Одновременно поворачивают стол 6 с деталью 7 вокруг оси Y на угол а, а основание 5 стола вокруг оси X на угол у а -arctg(sin9i- tg|3); Y arctg(cos9i cosa tgp). Согласование всех пяти координатных перемещений осуществляет управляющая система ЧПУ. 14 ил. о
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК 5114 В 23 G 1/32
В все;(,,„., Ц l
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ., „ „;; 3
H A ВТОРСЯОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4125688/25-08 (22) 30.09.86 (46) 23.04.88. Бюл. № 15 (71) Ленинградское специальное конструкторское бюро тяжелых и уникальных станков (72) В. Я. Нестеров и В. А. Демичев
{53) 621.941.2 (088.8) (56) Симпозиум о новых технологиях (1Х(лЕК$01 1 ) .— М.: Станкоимпорт, 1984, разд. 7, с. 4 — 6. (54) СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ
ФРЕЗЕРОВАНИЕМ НА СТАНКАХ С ЧПУ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке крупногабаритных корпусных деталей с большим углом подъема обрабатываемой резьбы. Цель изобретения — расширение технологических возможностей и снижение затрат на нарезание резьбы. Достигается цель за счет исключения необходимости применения специальных фрезерных головок, имеющих поворот на угол подъема нарезае„„SU„„1389954 А1 мой резьбы. Способ осуществляется на 5координатном фрезерном станке с ЧПУ. Основание 5 стола установлено с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси Л, а стол 6 установлен на основании 5 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси У, перпендикулярной оси Л . На столе 6 закрепляется деталь 7 так, что ось резьбового отверстия 8 вертикальна, параллельна оси фрезы 2. Фрезу 2 перемещают на рабочей подаче по винтовой линии за счет согласованного перемещения по координатам Л, У, Z: Х=соза Xg+cos c Ye+cosa. Z2; Y
=cos90 .Х +cosy. Y +cosbZ.; Z=cos(90 +
+а) X2+cosd. Y +cosP Z2. Одновременно поворачивают стол 6 с деталью 7 вокруг оси Y на угол а, а основание 5 стола вокруг оси Х на угол у а= — arctg,sinq i 1р);
y=arctg(cosq: сова 1д®. Согласование всех пяти координатных перемещений осуществляет управляющая система ЧПУ.
14 ил.
1-89954
I б» (.I! i ..Глс:,, О (..::1d )6(ЯЙ,(гь Бас-.ii), ,-> "3 )Otal. лсг.(-.;-:?; ()Оз;о)к (Остси .:. Сн"?>?Kåí:ilå затрат
I. B tl t>c,)) tие 1>езьоы зя сче" исK,,,I!O÷pi!1! и (!ЕООХОД(". ..Н): T;3 iit)! МЕНОI:HH С((В ЦИЯЛЬНЫХ (>РЕ OPItbi . ). I .. ) Ьс i .,:.) ii Ь) Ц(Х (?ОЗС Р() Г (!Я ГО 1
101 (.С. (Я IB(; dl (, ((Я ф,,j» !(ЗО.", >3?t. tt IlB,,:СЗ I;!HP Б((" j pe:((ей р.-зь,) . Б Kot,(((нГ".: детали на Н!ТН
ХОО :.и ПЯ (О. Ч) Р ".-, .",;(, ОМ Гтя 1 (Не C 3. ? д, (t
:::- (1 i . i...! ..-. -: Ila p; 2 с Гнз—
ItÍ:Ikfi>IlvtH i ">!!0:;:- .:. I 1:t:i);P. Ы .Х IIOC ; 1" Льtt;)
IЕТЯЛИ; tа ((...t i (Π— CC I(HИС ))-J3 li (() "I! . 2 с (i!i 3, I! i l i ь:, t и ifoë0?к(>!(и 51 и H фрез ы
Огпоситель((0 лстя. (d; it(l (1)иг. 1 — моме(; t
Ol:0!I ; Я П,:;(Б ОСЗ 3 (Н . (: .?(: Р,.- ;it.! i. t P (О:) Г;3 t;OOБО (О
Отверст!!H: liB ф((Г. 2 сс-(спнс В-H i!d (т t I 1 (:... (.((—; (,,,, I, < l l I it IO I < t а я (БЬ(60.,: t)!) t ..(I I I d,;>П.) I а CT(! (Я Г !13ÄÑË È (I
БОК, t à t) ";.. Вза и.! 1! ilci)11P)i,lif(,, tHt)iiblx Ос и
I?а фиГ. !4 — c) tl 1 ОпреДс1епия кОси I) co3
) Глов хlеж:(Ос я>) H ..О(;р:(и на !1
E..(?OCOO "(:"!(LB t 3!tH(ТС и С.1СД 5 Ю Ii„ii.t(00Разом.
) ст li )B.. !!Вя(01, ?етя,lь на с Гол=- ста((ка так, что ocb р 3ьбОБОГО Отве,)стив Всртика tbiid, (1 а ">а:I, 1 ел ь((я ocè :!) рез bl 11 по (30рачи В я(01
СТОЛ BOliPt)t 0 Lliои ii 3 ГОР (3()II1 B IbliblX ОССЙ
lid у(ол II011ема рсзboI>t.. и (сйнь,ми п(poi .åIi еllи5(?! и фp(. 3(.1>?;О.i t О,iиБки БдОль тре.
Бзаим?(о t.cðHCI(:„.::.., Нь(х осей (линей((ых
l(oopди cl1 стя.:iкя j I. o, I Bo 1!!T фпеЗу ня "1)ОБе((. НсpB0!1 tl, ":.Я ).зьбы и НООНЗБ0.15)1 )реза iiиp..5ь? с . !i пс Iс(?";oò:() !BBepi(3
ГОЛОВ.-(х с t)pc3oè .(О Ок,),)æHÎCT.I пеЗьбОБОI ) отвсрсти:(((х) Гем О:(но))ре )) е;(1(() Г(, со(.л БСÎf32 l!!! О (О . ЕL)PI? ЕП(с l,i t.,:), ;Д,o 1 3 ДБУХ Г)ЗЯБ Мl!O
:,с.>педику..::рных Гс,)? tзо(ггал ;((ых — )сей, прн этом ЗЯ ка: (t(ый t.,",3x(;ä Око"?KIIOPTи IIPPP .ioЩЯЮ1 (!. !>СЗСР:(У(О; О, IO(,K\ С ((>!)ЕЗО((13ДО, ii:
Б:t;(..IKB,!tbt,.tü ос?!.,.t- -". il- ()ез(.бы. ()ЯIH)!3()c—
i IÑ:1 со ПОБ." Я !ИВ;, . Г 0. i С I TЯЛ! !0 BOI(i., I
ДБ? Х БЗЯ(((.;(О П("1)(„ .Il.!,(K,1 3!!?i. :!X I ОРИДОП
1 я,. i;llblx Осе (! В ЗЯБИc 1! (Ост (О Г, Г. I я БОд ье)) я рсзьбы, .Ге?:.. Б(его, I Bt)i;0!.о I:oëo)KBHèH фр:зы ня Окруж(:Ости резьбы. ((ПИ О((ИСЯHH;. НOOlltC".(СЯ ф()ЕЗЕПОБас?i): резьоы . рименсi,- с (Сдую((Не сисгемы ксор динат: I(сподв?1?K(I; )с ? С(tа коо((и(ат Х (С (ЯЧЯ.10(3 !3 ЦЕ»)j O t!C)BOt;Ot t. „ ГО СТОЛЬ (фиг, 1), Б),о)(ь сн -.(1 ., .", ? i!10((ззот(((т(ii пере..;е Гце;.Яя фраз . СÎ скс рOС1,:. H п01: ", ) ., ),, > По БОБ) О 3 i? !IСТ (. 00 t) 11!; i ..-) . ,1
Хгь "(ь ./Б,:(0) Оря!l х ее. т0 ?ке нd.=. ?О коср—, (инат, чтс !) .3ГГс(. я .Х t и !:Olio()!I".HBdOIK )
ЬОК )t i 0(Н, П=: "liO!1 .: Б(>?; ) Г ОС?1 t На,t 0., Р(3 ЬООВ;>(() О ГБС ()(" ?) - .,, . (i ) tt ),Ь С !IB.I cl, i(3 коо?1(иitdт?) т-. (кс Г); »>!(Г. 2,: !),и с Осгх и:
)Op HI,:"r, паряллельнь(м(3 Х2, У., являю(;lBFc5.: «!БподВижной Относите.tbHo системы координат Х (2. Zz и поворачивающаяся на
УГЛЫ ",) И О: BOKP), ." ОСЕЙ A И ) ВМЕСТЕ С Систсмой координат Х;У) )с
Способ )(ожет бы-.. ь осуществлен на пятикоордипBTI!Oм фрезерном станке с ЧПУ
,(I)H". I, .л янок содержит фрезерную ro,)t)Бк . 1 с,;резой 2 и стОЙки 3 и 4, на KÎTÎpbix с БО:: ..0)к((001BIG поворота Вокруг горизон=ль:, . ос ." ;О.гановлено основание 5 стола. (.тол 6 установлен на основании 5 с возможIo(Tbio поворота вокруг горизонтальной пси V, перпендикулярной оси Х поворота
Основания. Г(Я столе 6 закреплена деталь 7 .як, Ггс ось резьбового отверстия 8 Бестия-ь (-, !(Яряллельна оси фрезы 2. . )(l.oâBíHå 0 стола ново()ачивают вокруг
; сн Х I!B уго.l под5ьема резьоы (. Фрезерную
; оловку 1 переме(цают по координатам Х, Y u Z в положение, когда фреза 2 расположе,:=; вн Ггри резьбово-о отверстия 8 на уровне первого Битка резьбы. Перемещением голов:(и i по оси Х производят врезание на глубину витка резьбы на рабочей подаче (пололение 1, фиг. 2). При этом в плоскости ХО/ угол между осью фрезы и осью отверстия .(=О, а в плоскости YOZ угол между осью фрезы и осью отверстия it= f) (фиг. 3 и 7).
1-1а фиг. 11 и 12 изображен момент окончания врезания фрезы 2 в тело резьбового отверстия 8. Оорабатываемая деталь повер:(ута в плоскости VOZ на угол 1) в системе координат ХУZ. В системе координат Х,i V!)2(), связанной с резьбовым отверстием, ось ZB совпадает с осью отверстия, оси ХБ и Уо рас(юложены в плоскости торца резьбового отверстия. Перед началом врезания фреза ус>ановлена так, что ее ось расположена в плоскости Y.0ZO, а плоскость, образованная верп(инями зубьев 9 фрезы 2, пересекается с осью резьбового отверстия в точке О (начало координат системы Х)У)2). Врезанпс производится перемещением фрезы вдоль
„;. >cH 3 .(), в данном случае параллельной оси Л, и заканчивается, когда фреза приходит в
TÎ K, 1, pac(!0.10?KPI)t!YIO на ??Яружном. див..;:(стре резьбы.
Б dльнейщем производится перемс(цеilHB фрезы 2 на рабочей подаче Но винтовой линии, которое складывается из перемещения по окружности резьбы за счет подачи по осям Х и У, в системе координат, связан.ой с резьбовым отверстием
Х;;= —, )(— Г). cos(((: — 90 );
У",= —,,(»---Г, : sl!1((p — 90„), .де Л вЂ” наружный радиус резьбы;
à — ради "c фрезы; (1 — TpKущес значение центрального угла
Б подачи по оси Z на величину шага резьбы h
3B Оди..! Ооход Окръ жпости pcÇb008000 0Т tP!) C t H 5I. с)ако. движения фрезы вдо Ib оси резьбоБог ; Отверстия Б системе координат, связанiIî;; резьбовым отверстием (ХОУ()Е()) 1389954
Z,=h -, 2л где Zp — текущее значение координаты, совпадающей с осью резьбового отверстия; р — текущее значение центрального угла;
h — шаг резьбы.
Текущее значение центрального угла определяется по формуле т= 1+ —, (Vs )
S % где S — величина рабочей подачи фрезы (скорость перемещения фрезы относительно резьбы); — время.
Связь между перемещениями вдоль осей
Х, Y, Z и вокруг осей Х (угол у) и Y (угол а) осуществляется через угол rp, который зависит от времени l.
Согласование всех пяти координатных перемещений Х, Y, Z, а, у осуществляет управляющая система ЧПУ, которая в каждый момент времени t задает текущие значения координат Х, Y, Z, а, у.
В системе координат Х, Yo, Zo закон движения центра фрезы (точки Б)
Xo=(R — г) . cos(y — 90 );
Yp=(R — r). яп(р — 90 ).
По формулам преобразования координат при параллел ном переносе находят закон движения точки Б в системе координат
Х YgZg.
X =(R — r) cos(cp — 90 )+ХzÄ.
YQ (R — г) sin(y — 90 )+ У, z,= — Р: — + z,. — 90
360 где Х ., У „Z, — координаты точки О в системе координат Х, Y Z, затем по формулам преобразования координат при повороте осей определяют закон движения подвижных узлов станка в системе координат ХYZ:
#=cosa Хz+cosc У +сова-Zg, Y=cos90 Х2+созу Y +cosbZg, Z=cos (90 +а) Xq+cosd Yq+cosP Zq.
Определение косинусов углов между осями координат Х, Yg> Zg и Х, Y, Z показано на фиг. 14, где изображена система координат XYZ, которая после поворота вокруг оси Х на угол v занимает положение Х Y>Z (ось Х совпадает с осью Xi), а после поворота вокруг оси Y на угол а — положение
Х2 У272.
Определение угла с (между осями координат Х и Yq):
К n.t а япу
tg6 — — — tga, sing;
ОА п с=90 +б.
Определение угла а (между осями координат Х и Zq):
ОБ 1 яп i sin
cosa — — - — — sin(p(вша.
ОУ l
Определение угла b (между осями координат Y и Zg):
cosb= — -= — =cosy яп13.
OA l.cos sin
OZ l
Определение угла d (между осями координат Z и У ):
d=90 +со; и и япоп япбыпб
sinc= — =
OYq k n tga tga
cos (90 +со) = — since; cosd= — —, арпб
tga
Одновременно с подачей по линейным осям поворачивают стол 6 с деталью 7 вокруг
20 оси Y на угол а, а основание 5 стола вокруг оси Х на угол у. Вывод формулы поворота стола с деталью вокруг двух взаимно перпендикулярных осей поясняется фиг. 13.
Для того, чтобы повернуть ось OZ в плоскости AOZ на угол р, необходимо сначала повернуть ее вокруг оси Х на угол у, а потом на угол а вокруг оси Y. Точка М занимает последовательно положения М и М .
tga — — - — — sinrp . tgP;
X„k. sinrp . tgP
Y„, cosa k.cosq: cosa tgP
1Ю— -м и
=costi cosa tgP, где Х„, Y„,, Z„,— координаты точки М ., р екц отрезка плоскость ХО У; р — угол между проекцией отрезка ОМ и осью OY.
Поскольку ось резьбового отверстия наклоняется в плоскости, перпендикулярной
40 плоскости, в которой производится фрезерование, угол (pl=cp — 90 (фиг. 2).
С учетом направления вращения (фиг. 13) угол а имеет знак « — », угол у — знак «+», тогда а= — arctg (sinai.tgP);
y=arctg (coscp .cosa tgP) .
При выполнении этих зависимостей, если в любой момент через точку резания провести плоскость, касательную к витку резьбы, угол между проекциями на эту. плоскость оси фрезы и оси отверстия равен углу подьема резьбы р, что позволяет избежать подрезания профиля резьбы. На фиг. 3 — 10 схематически показано взаимное положение фрезы и отверстия в положениях 1 — IV (фиг. 2) в сечении XOZ (фиг. 3 — 6) и YOZ (фиг. 7 — 10), при этом на фиг. 7, 4, 9 и 6 плоскость сечения параллельна указанной касательной плоскости и угол между осями равен Р. Соответственно, в перпендикуляр389954
z.= — а
Формула изобретения
А-A
Б
Фиа. 2 фиг. М
5 ной плоскости угол между осями равен 0 (фиг. 3, 8, 5 и 10).
Углы наклона а и у определяют круговые подачи поворотного стола S„ð„è $„,„(фиг. 1), а подачи фрезерной головкй вдоль осей 5„, S, S, определяются исходя из закона изме. нения координат Х, Y, Z.
Обработка наружной резьбы производится аналогично. Формулы для определения круговых подач (углов наклона стола с деталью а и у) те же. Линейные подачи фрезы (закон изменения координат Х, Y, Z) получают путем аналогичных математических преобразований из закона движения точки Б (точки, образованной пересечением плоскости, проходящей через вершины зубьев фрезы, с осью вращения фрезы) в системе координат Хо, Yo, Zo..
Хо= (R,„+r)- cos (q — 90 );
Уо= (R,„+r) яп((р — 90 ); где R,„— внутренний радиус резьбы;
r — радиус фрезы; — центральный угол, определяющий положение точки Б.
Способ нарезания резьбы фрезерованием на станках с ЧПУ, включающий поступательное перемещение фрезерной головки вдоль вертикальной оси, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и снижения затрат на нарезание резьбы, фрезерной головке дополнительно сообщают поступательное перемещение вдоль двух взаимно перпендикулярных горизонтальных осей, а деталь поворачивают вокруг этих осей.
1389954
1389954
8-8
Составитель А. Климов
Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов
Заказ 1606/13 Тираж 880 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
