СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
METHOD OF MACHINING COMPLEX CURVILINEAR SURFACES

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки сложных криволинейных поверхностей глубоких карманов, например штампов и пресс-форм фрезерованием.
Наиболее близким аналогом является способ обработки сложных криволинейных поверхностей [1]. Способ осуществляется вращающимся инструментом, например фрезой с комбинированной формой производящей поверхности и с тремя одновременными нелинейно-согласованными формообразующими движениями, двумя поступательными и одним вращательным, расположенными в одной плоскости профилирования с возможностью перекатывания прямолинейной образующей инструмента по обработанной поверхности. Инструмент имеет две конические и тороидальную радиусную поверхность, прямолинейные образующие выполнены под углом, величина которого должна быть равна или меньше минимального угла между касательными к противоположным сторонам профиля обрабатываемой поверхности в точках их сопряжении с вогнутыми участками профиля. Недостатком данного способа является невозможность обработки глубоких пазов и карманов.
Способ фрезерования фасонных ручьев сложной формы с криволинейными участками профиля, включающий использование инструмента тела вращения с криволинейной производящей поверхностью с тремя одновременно согласованными движениями подачи, двумя поступательными и вращательным, обеспечивающими касание в каждой точке обрабатываемого профиля для расширения технологических возможностей способа с целью обработки глубоких карманов и повышения стойкости инструмента, применяют концевую радиусную фрезу, а фрезерование осуществляют с обкатом криволинейного участка профиля, и одновременным проскальзыванием по профилю, при этом вращательное движение производят по образующей конуса, которая является геометрическим местом последовательных положений оси фрезы, а центр радиусной части фрезы помещают в вершине конуса, причем плоскость вращательного движения располагают перпендикулярно плоскости поступательных движений.
Предлагаемый способ позволяет вести высокопроизводительную обработку глубоких ручьев и карманов за счет повышения стойкости режущего инструмента, которое обеспечивается постоянным перемещением вершины режущей кромки относительно поверхности резания.
На фиг.1-3 изображены схемы последовательных этапов обработки сложной криволинейной поверхности в плоскости профилирования, на фиг.4 - обобщенная схема изменения угла вращательного движения по образующей конуса, обеспечивающего максимальное смещение вершины режущей кромки в направлении срезаемого слоя относительно поверхности резания.
1
2
3
Обработка профиля поверхности (фиг.1-3) осуществляется инструментом в виде тела вращения с цилиндрической и сферической производящей поверхностью, т.е. концевой радиусной фрезой. Обработку производят на фрезерном станке с ЧПУ с вертикальной осью вращения шпинделя, с поворотным глобусным столом, одновременным программным управлением по пяти координатам. Инструменту сообщают главное движение Dr, подводят к заготовке, используя перемещения Dgy, Dsx и вращательное движение Dsω по образующей конуса, которая является геометрическим местом последовательных положений оси фрезы с угловой амплитудой W таким образом, чтобы инструмент совершил врезание до касания цилиндрической производящей поверхности противоположных сторон профиля номинальной поверхности (фиг.1). Далее инструменту продолжают сообщать движения Dsy, Dsx и Dsω, которые согласованы таким образом, чтобы инструмент постоянно касался боковых сторон профиля номинальной поверхности, осуществляя обкат и одновременное проскальзывание по криволинейному профилю, с изменением угловой амплитуды вращательного движения по образующей конуса до W (фиг.2) и далее при обработке до дна профиля W (фиг.3).
1
2
3
При моделировании траектории относительного движения инструмента необходимо рассчитывать максимально возможные угловые амплитуды поворота оси инструмента W, W, W по образующей конуса, вершина которого находится в центре радиусного участка инструмента, соблюдая при этом условия касания инструментом противоположных сторон профиля (фиг.4), т.к. это обеспечивает максимально возможное перемещение вершин режущих кромок относительно поверхности резания в процессе движения инструмента по профилю, т.е. более эффективное охлаждение режущих кромок и повышение стойкости инструмента. Кроме того, при обычном построчном фрезеровании на горизонтальных участках обрабатываемого профиля работают режущие кромки, расположенные в непосредственной близости от оси фрезы, т.е. со скоростями резания, близкими к нулю, что ведет к снижению качества обработки и ускоренному износу инструмента. Приведенная траектория движения концевой радиусной фрезы обеспечивает возможность работы участками режущих кромок, находящимися на максимально возможном расстоянии от оси фрезы, т.е. с оптимальной скоростью резания.
Таким образом, постоянное смещение вершины режущей кромки относительно поверхности резания, т.е. постоянное обновление участков режущей кромки, участвующих в процессе резания, ведет к снижению теплонапряженности на передней и задней поверхностях зуба, что в свою очередь повышает стойкость инструмента и производительность обработки.
Источник информации
1. Патент №2167746 (РФ). Способ обработки криволинейных поверхностей // С.К. Амбросимов, А.А. Петрухин. - Бюл., 2001, №15.