способ обработки винтов героторных винтовых насосов

Формула изобретения

Способ обработки винтов героторных винтовых насосов, включающий вращательное движение обрабатываемой детали и режущего инструмента и прямолинейное движение подачи режущего инструмента вдоль оси обрабатываемой детали, отличающийся тем, что обработку осуществляют торцовой и частью боковой поверхности режущего инструмента, ось шпинделя которого расположена под острым углом к прямой, перпендикулярной оси вращения детали, величину которого определяют по формуле

=arcsin(h/D₀),

где h - высота профиля винтовой поверхности детали;

D₀ - диаметр образующей поверхности инструмента,

при этом инструменту сообщают согласованное с упомянутым прямолинейным движением подачи планетарное движение из условия перемещения оси шпинделя вокруг упомянутой прямой, перпендикулярной оси детали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке рабочих поверхностей винтов героторных винтовых насосов на токарных станках.

Известен способ обработки винтов героторных насосов, при котором винтовую поверхность нарезают резцом, установленным в планшайбе шпинделя токарного станка, причем ось планшайбы отнесена от оси обрабатываемой заготовки на величину эксцентриситета сечения винта. Резцовая планшайба совершает вращательное движение вокруг смещенной оси и поступательное движение вдоль оси обрабатываемой детали, кинематически связанное с вращением заготовки [1].

Недостатками приведенного способа обработки являются: большая трудоемкость процесса обработки и низкая производительность, которая связана с невысокой стойкостью резцового инструмента, ведущей к снижению точности обработки и быстрой потере режущих свойств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ обработки винтов героторных винтовых насосов включающий вращательные движения обрабатываемой детали и шлифовального круга, а также прямолинейное движение подачи шлифовального круга вдоль оси обрабатываемой детали [2]. Указанный способ принят в качестве прототипа.

Указанный прототип имеет следующие недостатки: ограниченные технологические возможности, поскольку способ не позволяет производить обработку винтовых поверхностей с фиксированным шагом винта вследствие отсутствия соответствующих кинематических связей между цепями круговых подач и осевой подачи. Помимо этого, способ не создает необходимых условий резания при обработке боковой поверхностью лезвийного инструмента.

Задачами изобретения являются расширение технологических возможностей способа при обработке открытых винтовых поверхностей, в частности рабочих поверхностей винтов винтовых насосов, повышение производительности обработки, обеспечение повышения качества обработки.

Поставленная задача решается предлагаемым способом обработки винтов героторных винтовых насосов, включающим вращательные движения обрабатываемой детали и режущего инструмента, а также прямолинейное движение подачи режущего инструмента вдоль оси обрабатываемой детали, причем обработку осуществляют торцовой поверхностью режущего инструмента, ось шпинделя которого расположена под острым углом к прямой, перпендикулярной оси вращения детали, при этом инструменту сообщают согласованное с вращением обрабатываемой детали вращательное планетарное движение из условия перемещения оси шпинделя инструмента вокруг упомянутой прямой, причем вращательное планетарное движение режущего инструмента дополнительно согласовывают с вышеупомянутой прямолинейной подачей, при этом обработку дополнительно осуществляют частью боковой поверхности режущего инструмента. В качестве инструмента в предлагаемом способе используют торцовую, дисковую, концевую фрезу.

Сущность предлагаемого способа обработки винтов винтовых насосов поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена схема обработки по предлагаемому способу и показано положение инструмента и детали в середине цикла обработки винтовой поверхности; на фиг.2 показано положение инструмента и детали в начале и конце цикла обработки; на фиг.3 показано положение инструмента и детали при обработке впадины винта.

Формообразование поверхности винта осуществляется по методу обката при согласованном движении режущего инструмента и обрабатываемой детали (фиг.1), при этом инструменту сообщают сложное планетарное движение, которое состоит из вращения вокруг его оси со скоростью главного движения резания V_u и вращения вокруг оси осцилляции со скоростью круговой подачи инструмента S_u. Обрабатываемой детали сообщают вращательное движение вокруг ее оси вращения со скоростью круговой подачи детали _д. Для получения винтовой образующей по длине детали инструменту сообщают прямолинейное движение вдоль оси детали со скоростью осевой подачи S_о (фиг.3).

Движения круговых подач и осевой подачи согласованы между собой при помощи кинематических цепей станка. Рассмотрим случай, когда ось инструмента занимает крайнее нижнее по схеме положение (фиг.2). Цикл обработки профиля винта начинается в момент касания наиболее удаленной от оси заготовки точки режущей кромки инструмента с поверхностью обрабатываемой детали (точка А). За половину оборота детали инструмент совершит также половину оборота вокруг осциллирующей оси и займет положение, показанное на фиг.1. При этом с деталью будет контактировать наиболее приближенная к оси заготовки точка режущей кромки (точка В). В данном положении инструмент врежется в тело детали на величину высоты профиля винтовой поверхности h.

При дальнейшем вращении детали и осцилляции инструмента режущая кромка будет удаляться от оси заготовки и закончит цикл образования профиля при полном повороте детали и осцилляции инструмента на 360^o (фиг.2). В данном положении инструмент будет производить обработку выступа винтовой поверхности. Далее циклы будут повторяться.

Таким образом, при обкате инструментом поверхности детали образуется эксцентричная винтовая поверхность с высотой профиля h, определяемой расстоянием между наиболее удаленной и наиболее приближенной по отношению к оси заготовки точками режущей кромки инструмента. Указанная высота профиля винта h регулируется с помощью изменения угла наклона осциллирующей оси инструмента и связана с ним следующим соотношением:

h = D_о sin, (1)

где D_о - диаметр образующей поверхности инструмента.

Таким образом, формирование винтовой поверхности детали осуществляется фрезерованием торцовой и частью боковой поверхности режущего инструмента, в качестве которого предусмотрено использование торцовых, концевых и дисковых фрез.

Предлагаемый способ предназначен для обработки винтов героторных винтовых насосов. Для образования винтовой поверхности режущему инструменту сообщают прямолинейное движение осевой подачи вдоль оси детали в направлении захода витка, причем величину подачи выбирают равной шагу винта за один оборот детали.

Предлагаемый способ позволяет в полной мере использовать преимущества многолезвийной обработки при нарезании рабочих поверхностей винтов героторных винтовых насосов. Реализуется принцип разделения снимаемого припуска на зуб инструмента и облегчается деление стружки. Способ обеспечивает регулирование угла наклона режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Достоинством предлагаемого способа обработки винтов винтовых насосов является высокая производительность процесса обработки, которая связана с высокой стойкостью многозубого инструмента и возможностью достижения высоких скоростей резания.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - 27_-0,05 мм, наружный диаметр заготовки D= 30 мм, высота профиля h = 1,65 мм, шаг t = (280,01) мм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса 5,8 кг. Обработка производилась на модернизированном токарном станке мод. 16К20 при помощи ускорительной головки с планетарной передачей, обеспечивающей регулирование угла наклона инструментального шпинделя относительно оси обката. Инструмент - фреза концевая ГОСТ 17026-71, наружный диаметр - 25 мм, число зубьев z = 4, материал - сталь быстрорежущая Р6М5 ГОСТ 19265-73, угол наклона осциллирующей оси ускорительной головки - 15^o18".

Частота вращения инструментального шпинделя n_u = 250 об/мин, осциллирующая подача инструмента S_u = 2,16 об/мин, круговая подача заготовки S_д = 2 об/мин, подача инструмента вдоль оси заготовки на оборот детали S_о = 28 мм/об. Основное время обработки винта составило Т_о = 21,3 мин (против Т_о ^баз = 38,7 мин по базовому варианту при нарезании винта резцовой головкой на токарном станке модели 16К20). Полученное снижение основного времени составило T_о = 17,4 мин.

При обработке были отмечены благоприятные условия резания, минимальный износ режущей части инструмента, удобство управления процессом обработки.

Благодаря применению предлагаемого способа обработки улучшается качество обработанной поверхности за счет более равномерного распределения снимаемого припуска на зуб фрезы и сохранения размерной точности режущей части инструмента вследствие его высокой стойкости. Предлагаемый способ обработки позволяет интенсифицировать режимы резания и достигать высокой точности. Способ легко поддается автоматизации.

Литература

1. Балденко Д. и др. Винтовые насосы. - М.: Машиностроение, 1982, с.122 и 123, рис.73.

2. WO 95/26845 А1, 12.10.1995.