СПОСОБ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ВИНТОВЫХ КАНАВОК С ПЕРЕМЕННЫМ ШАГОМ И РАДИУСОМ ПРОФИЛЯ
PROCEDURE FOR MILLING SCREW GROOVES WITH ALTERNATIVE TWIST AND RADIUS OF PROFILE

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может применяться при фрезеровании винтовых канавок с переменным шагом и радиусом профиля канавки на широкоуниверсальных фрезерных станках.
Известен способ обработки винтовых поверхностей переменного шага на фрезерных станках, при котором используется устройство [1], содержащее шпиндель изделия, механизм изменения шага винтовой поверхности, включающий задающий элемент, узел передачи движения с переменной скоростью в виде карданной передачи и гитару сменных зубчатых колес, расположенную между узлом передачи движения и шпинделем изделия.
Недостатками известного способа является недостаточное качество обработки вследствие низкой жесткости кинематической цепи от ходового винта стола до шпинделя изделия, сложность наладки на заданный закон изменения шага винтовой поверхности и невозможность обработки винтовых поверхностей с переменным радиусом профиля.
Заявляемое изобретение направлено на достижение технического результата, который заключается в обеспечении возможности фрезерования винтовых канавок с любым законом изменения шага и с увеличивающимся радиусом профиля.
Заявляемый способ фрезерования винтовых канавок с переменным шагом и радиусом профиля заключается в том, что стол широкоуниверсального фрезерного станка с заготовкой предварительно поворачивают на угол подъема винтовой линии заготовки, соответствующий наибольшему шагу; затем фрезе сообщают вращение, столу с заготовкой сообщают равномерное поступательное перемещение вдоль оси заготовки. Заготовке сообщают согласованное с перемещением стола сложное движение, являющееся суммой равномерного вращения и переменного вращения, поступающего от привода стола через гитару настройки скорости вращения кулачка; кулачок, задающий закон изменения шага; зубчато-реечную передачу; гидроусилитель; гитару коррекции приращения шага. Суммирование равномерного и переменного вращения производят с помощью механизма дифференциала. С целью постепенного увеличения радиуса профиля винтовой канавки применяют коническую фрезу, которая вместе с ползуном станка совершает движение осевой подачи.
На фиг.1 показана схема фрезерования винтовой канавки, вид сверху; на фиг.2 показана кинематическая схема вращения заготовки.
Способ может применяться на широкоуниверсальных фрезерных станках, оснащенных продольным столом на поворотной плите и ползуном для осевой подачи фрезы.
Для осуществления способа необходим стол 1, установленный на поворотной плите 2. Стол должен перемещаться от привода 3 станка. Заготовка 4 устанавливается с помощью делительной головки 5. На механизм делительной головки вращение передается от вала 6 привода стола по двум кинематическим цепям. Первая цепь обеспечивает равномерное вращение заготовки 4 и включает гитару сменных зубчатых колес 7. Вторая цепь обеспечивает переменное вращение заготовки и включает гитару сменных зубчатых колес 8, кулачок 9 с толкателем 10, зубчатую рейку 11, закрепленную на толкателе 10, зубчатое колесо 12, гидроусилитель 13, гитару сменных зубчатых колес 14. Суммирование вращений от двух кинематических цепей осуществляется механизмом дифференциала 15, который включает ведущее колесо 16, водило 17 и ведомое колесо 18. Для осуществления способа также применяется коническая фреза 19, которая устанавливается на оправке 20. Оправка 20 устанавливается в шпинделе ползуна 21 и поддерживается серьгой 22.
Заготовка 4 устанавливается на столе 1 фрезерного станка с помощью делительной головки 5. Стол 1 поворачивается с помощью поворотной плиты 2 на угол подъема винтовой канавки, соответствующий наибольшему шагу:
max
где t - наибольший шаг винтовой канавки,
D - диаметр заготовки.
фр
Коническая фреза 19 получает вращение с частотой n.
заг
нач
Стол 1 с заготовкой 4 совершает равномерное поступательное перемещение вдоль оси заготовки со скоростью S от привода 3 станка. От вала 6 привода станка вращение передается на гитару сменных зубчатых колес 7 с передаточным отношением i, которое настраивается на значение начального шага винтовой канавки по следующему соотношению:
0
t мм перемещения стола с заготовкой → 1 оборот заготовки.
0
Таким образом, обеспечивается равномерное вращение заготовки n.
i
0
Для обеспечения нарезания винтовой канавки с переменным шагом на равномерное вращение заготовки накладывается переменное вращение, обеспечивающее увеличение шага Δt винтовой канавки по сравнению с начальным значением t:
i
где t - текущее значение шага винтовой канавки.
i
0
к
заг
р
Δt - величина переменная, поэтому для ее обеспечения необходимо создать дополнительное переменное вращение заготовки Δn, которое будет суммироваться с основным n. Для обеспечения переменного вращения заготовки движение с вала 6 через гитару сменных зубчатых колес 8 передается на кулачок 9. Профиль кулачка строится с учетом обеспечения заданного закона изменения шага винтовой канавки. Передаточное отношение i гитары сменных зубчатых колес 8 настраивается так, чтобы при перемещении заготовки на полную длину нарезаемой винтовой канавки L кулачок поворачивался на угол θ своего рабочего профиля:
заг
L мм перемещения стола→ оборот кулачка,
р
где θ - рабочий угол профиля кулачка в градусах.
у
Зубчато-реечный механизм преобразует поступательное перемещение толкателя 10 кулачкового механизма во вращательное движение зубчатого колеса 12. От зубчато-реечного механизма вращение передается на гидроусилитель 13, который повышает значение крутящего момента с целью обеспечения достаточного усилия при резании. От гидроусилителя 13 вращение передается на гитару сменных зубчатых колес 14 с передаточным отношением i. Гитара 14 служит для коррекции величины приращения шага и настраивается так, чтобы при перемещении толкателя 10 на величину перепада радиусов Δr рабочего участка кулачка обеспечивалось полное приращение шага Δt по всей длине участка нарезания винтовой линии:
Суммирование вращений по двум ветвям кинематической цепи производится на механизме дифференциала 15. Равномерное вращение поступает от гитары 7 на центральное ведущее колесо 16 механизма дифференциала. Переменное вращение поступает от гитары 14 на водило 17 механизма дифференциала. Суммарное вращение снимается с ведомого зубчатого колеса 18 и поступает на механизм делительной головки 5, в шпинделе которой закрепляется заготовка.
заг
0
Таким образом, осуществляется суммарное переменное вращение заготовки n=n+Δn, что в согласовании с равномерным перемещением заготовки вдоль своей оси обеспечивает нарезание винтовой канавки с переменным шагом.
фр
фр
заг
фр
Для обеспечения постепенного увеличения радиуса профиля винтовой канавки, коническая фреза 19 вместе с ползуном 21 совершает движение подачи S вдоль своей оси. Скорость подачи S выбирается так, чтобы за время перемещения заготовки вдоль своей оси на длину участка винтовой канавки L фреза переместилась вдоль своей оси на длину своего рабочего участка L.
заг
L мм перемещения стола 1 с заготовкой→
фр
→L мм перемещения ползуна 21 с фрезой.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1528625, кл. B23C 3/32 от 15.12.1989, бюл. №46.