Спосіб механічної обробки сферичних поверхонь
Власники патенту UA 2405666:
Винахід відноситься до технології механічної обробки різанням, а саме до абразивної обробки сферичних поверхонь деталей. Здійснюють обертання оброблюваної деталі та ріжучого інструменту. Перед механічною обробкою деталь, що обробляється, закріплюють в задане положення щодо центру сфери. Обробку проводять кільцевим різальним інструментом, зовнішній описуваний діаметр якого дорівнює довжині хорди, що стягує половину сектора оброблюваної сферичної поверхні. Кільцевому ріжучому інструменту, що обертається, надають лінійне переміщення по нормалі до оброблюваної сферичної поверхні в горизонтальній площині симетрії сфери і збігається з напрямком вектора, що проходить через центр сфери. Лінійне переміщення кільцевого ріжучого інструменту здійснюють до моменту дотику його зовнішнього діаметра, що описується, і центральної осі симетрії сфери. В результаті підвищується точність обробки та реалізується можливість виготовлення порожнистих деталей з еквідистантними зовнішньою та внутрішньою сферичними поверхнями. 2 іл.
Винахід відноситься до технології механічної обробки різанням і може використовуватися в абразивної обробки сферичних поверхонь деталей з кераміки, скла та інших матеріалів.
Відомі способи механічного оброблення сферичних поверхонь, зокрема методом абразивного шліфування. Так, у технічному рішенні за АС № 218697 МПК B24B описаний спосіб, при якому сфера обробляється за рахунок обертання деталі, сумарного ходу поперечного руху столу та поздовжнього руху у напрямку радіусу сфери ряду штовхачів, на торцях яких передбачені абразивні різальні інструменти. При цьому кожен штовхач керуєтьсяіндивідуальним гідравлічним пристроєм з безперервним регулюванням та контролем тиску.
Шліфування по способу, що розглядається, не може забезпечити високу точність виконання розмірів і геометрії сфери у вигляді того, що зазначене більшою мірою визначається точністю регулювання тиску в керуючій системі. Необхідна точність регулювання тиску у разі обробки деталей, де допустимі відхилення розмірів знаходяться в межах сотих часток міліметра, є технічно нерозв'язним завданням.
Найбільш близьким до рішення, що заявляється, є технічне рішення за АС № 906673 В24В 11/10 «Верстат для обробки сферичних поверхонь». У даному рішенні описаний спосіб обробки сферичних поверхонь шляхом незалежного обертання оброблюваної деталі та ріжучого інструменту, при цьому профіль ріжучого інструменту відповідає профілю оброблюваної сферичної поверхні, а його переміщення щодо деталі здійснюється по дузі кола.
Такий спосіб механічної обробки вимагає складної механічної системи управління рухом ріжучого інструменту, що включає в технічному розв'язанні комплекс кривошипно-шатунного, кулісного і зубчасто-рейкового механізмів. Виконання зазначених механізмів неминуче пов'язане з наявністю проміжків у рушійних з'єднаннях. Через численність цих сполук загальна похибка в траєкторії переміщення ріжучого інструменту виявляється значною, а точність виконання розмірів деталі, що виготовляється, значно знижується.
Крім того, вказаним способом можна обробляти лише зовнішні сферичні поверхні. Виконати обробку внутрішньої сферичної поверхні деталі і, тим більше, з еквідистантним її розташуванням щодо зовнішньої сфери за вказаним способом технічнонеможливо.
Мета винаходу - підвищення точності механічної обробки сферичних поверхонь та можливість механічної обробки з високою точністю деталей, що мають еквідистантно розташовані внутрішні сферичні поверхні.
Це досягається тим, що запропонований спосіб механічної обробки сферичних поверхонь шляхом незалежного обертання оброблюваної деталі і різального інструменту, який відрізняється тим, що перед механічною обробкою оброблювану деталь закріплюють в задане положення щодо центру сфери, а обробку проводять кільцевим різальним інструментом, зовнішній опис якого діаметр приймають рівним довжині хорди, що стягує половину сектора оброблюваної сферичної поверхні, а обертовому кільцевому ріжучому інструменту надають лінійне переміщення кільцев дотику його зовнішнього описуваного діаметра і центральної осі симетрії сфери.
Авторами встановлено, що механічний спосіб обробки сферичних поверхонь, що заявляється, значно підвищує точність через значне спрощення механічної системи управління різальним інструментом, яка задає тільки лінійне переміщення в заданому напрямку. При цьому забезпечується одночасно надійне силове замикання кільцевого різального інструменту на поверхні деталі, рівномірне знімання припуску зі сферичної поверхні та забезпечується можливість обробки зовнішньої та внутрішньої сферичних поверхонь з еквідистантним їх розташуванням.
На фіг.1 та фіг.2 представлені в плані схеми шліфуваннясферичні поверхні. На фіг.1 представлений варіант механічної обробки зовнішніх сферичних поверхонь, на фіг.2 - варіант механічної обробки внутрішніх сферичних поверхонь.
На фіг.1 оброблювану деталь 1 встановлюють на оправці 2 і закріплюють в патрон верстата 3 задане положення "в" щодо центру сфери. За допомогою двокоординатного лінійного переміщення супорта 4 і кутового повороту шпинделя 5 із закріпленим на ньому кільцевим різальним інструментом 6 встановлюють його під кутом α, тобто в напрямку, що збігається з напрямком вектора OR, що проходить через центр сфери і лежить в її горизонтальній площині. При цьому ріжучі вставки на кільцевому ріжучому інструменті повинні бути встановлені таким чином, щоб їх діаметр, що описується, був рівним довжині хорди "а", стягує половину оброблюваного сектора сферичної поверхні. Потім шпиндель приводять у обертання і гвинтовим механізмом, що подає 7 здійснюють його лінійне переміщення під кутом α до оброблюваної сферичної поверхні деталі на врізання до тих пір, поки описуваний діаметр ріжучих вставок не торкнеться центральної осі симетрії сфери OY.
На фіг.2 представлена схема обробки внутрішньої сферичної поверхні. Процес обробки аналогічний описаному вище. Але при цьому обов'язковою умовою є встановлення оправки 2 із закріпленою деталлю в патроні верстата на однаковій відстані центру сфери від базової поверхні "в", також як і при обробці зовнішньої сферичної поверхні. Тільки в цьому випадку реалізується можливість отримання деталей з точним еквідистантним розташуванням зовнішньої та внутрішньої поверхонь та, як наслідок, отримання рівномірної товщини стінки виробу.
Заявляється спосіб обробки сферичних поверхоньзабезпечує високу точність виготовлення сферичних поверхонь. Найбільший технічний ефект застосування способу обробки, що заявляється, забезпечується при виготовленні керамічних порожнистих носових деталей літальних апаратів, де пред'являються за технічними умовами одночасно високі вимоги до точності виготовлення розмірів зовнішньої і внутрішньої сфери, а також їх точне еквідистантне розташування відносно один одного.
Заявляється спосіб обробки сферичних поверхонь повною мірою задовольняє вимогу промислової застосування.
Спосіб механічної обробки сферичних поверхонь шляхом незалежного обертання оброблюваної деталі і різального інструменту, який відрізняється тим, що перед механічною обробкою оброблювану деталь закріплюють в задане положення щодо центру сфери, а обробку проводять кільцевим різальним інструментом, зовнішній описуваний діаметр якого дорівнює довжині хорди, що стягує половину сферичної поверхні, а кільцевому ріжучому інструменту, що обертається, надають лінійне переміщення по нормалі до оброблюваної сферичної поверхні в горизонтальній площині симетрії сфери, що збігається з напрямком вектора, що проходить через центр сфери, при цьому лінійне переміщення кільцевого ріжучого інструменту здійснюють до моменту зіткнення. осі симетрії сфери.