Спосіб токарної обробки асферичних поверхонь та пристрій для його здійснення

1. Способ токарной обработки асферических поверхностей, при кото ром шпинделю с закрепленной на нем обрабатываемой деталью сообщают вращение, инструментальному шпинделю сообщают круговую подачу и согласованное с ней поступательное перемещение режущему инструменту, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности обработки, поступательное перемещение режущему инструменту сообщают вдоль образующей конической поверхности, вершина которой находится в точке пересечения осей шпинделя с закрепленной на нем обрабатываемой деталью и инструментального шпинделя, а основанием является траектория круговой подачи инструмента. § со Фиг) 1103947 2. Устройство для токарной обработки асферических поверхностей, содержащее станину с шпинделем для з а крепления детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси шпинделя для закрепления детали, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыше 1 Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при получении оптических поверхност е й на материалах, поддающихся сверхточной обработке резанием. Известен способ токарной обработки асферических поверхностей, при котором рабочему шпинделю с закрепленной на нем обрабатываемой деталью сообщают вращение резания, а установленному под углом к оси рабочего шпинделя инструментальному шпинделю, несущему режущий инструмент - круговую подачу и дополнительное поступательное движение вдоль оси рабочего шпинделя, являющееся функцией его круговой подачи [1 ]. Недостатком способа является значительная трудность реализации дополнительного поступательного перемещения с требуемой точностью и быстродействием ввиду большой массы перемещаемого узла, что не позволяет обеспечить получение металлических поверхностей с указанной точностью. Кроме того, поступательное перемещение вдоль оси рабочего шпинделя изменяет геометрическую точку контакта радиусного монокристального алмазного режущего инструмента с поверхностью детали, изменяя тем самым положение зоны резания относительно его кромки, вводя дополнительную погрешность формы поверхности. Цель изобретения - повышение точности обработки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу токарной обработки асферических поверхностей, при котором шпинделю с закрепленной на нем обрабатываемой деталью сообщают вращение, инструментальному шпинделю ния точности обработки, инструментальный шпиндель снабжен исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота для ориентации резцедержателя вдоль оси шпинделя для закрепления детали. сообщают круговую подачу и согласованное с ней поступательное переме- * щение режущему инструменту, поступательное перемещение режущему инстру5 менту сообщают вдоль образующей конической поверхности, вершина которой находится в точке пересечения осей шпинделя с закрепленной на нем обрабатываемой деталью и инструменЮ тального шпинделя, а основанием является траектория круговой подачи инструмента. В устройстве для токарной обработки асферических поверхностей, содер)5 жащем станину с шпинделем для закрепления детали и инструментальным шпинделем с резцедержателем, установленным под углом к оси шпинделя для закрепления детали, инструментальный 20 шпиндель снабжен исполнительным механизмом, один конец которого соединен с резцедержателем, а другой закреплен на инструментальном шпинделе с возможностью поворота для ориентации 2!> резцедержателя вдоль оси шпинделя для закрепления детали. Снабжение устройства исполнительным механизмом, предназначенным изменять расстояние от режущей кромки 30 резца до точки пересечения осей рабочего и инструментального Шпинделей позволяет наиболее просто реализовать предлагаемый способ, крепление его с резцедержателем и инструментальным 35 шпинделем сводит к минимуму длину кинематической цепи, обеспечивающей заданное перемещение рабочего инструмента, чем значительно повышает жесткость, точность и быстродействие ра40 боты исполнительного механизма, что в конечном итоге повышает точность обработки поверхностей. 1103947 з Наиболее целесообразным вариантом резания со скоростью N. Инструменреализации исполнительного устройсттальному шпинделю 2 сообщают кругова ввиду небольших (в пределах десятвую подачу S, а режущему инструменков микрон) линейных перемещений явту 3 согласованное с круговой подаляется исполнение в виде прецизионно-5 чей S поступательное перемещение V. го двигателя малых перемещений, наприСкорость N вращения резания рамер, пьезоэлектрического или электробочего шпинделя 1, величину круговой гидравлического , что обеспечит его подачи S режущего инструмента 3 опревысокую жесткость, точность и быстроделяют исходя из расчетных режимов действие. J0 резания, в поступательное перемещеНа фиг. 1 изображена схема обрание режущего инструмент А у находя ботки асферических поверхностей в из параметров асферической поверхносплоскости, проходящей через оси инти. струментального и рабочего шпинделей; Например, для обработки параболона фиг. 2 - то же» в пространственной^ ида вращения кривой х =2РУ перемещесистеме координат; на фиг. 3 - устние Д как функция от круговой подаройство для обработки асферических чи S,равное отклонению между поверхповерхностей. ностью ближайшей сферической поверхДля токарной обработки асферичесности от асферической, из схемы (фиг.2) ких поверхностей вращения,симметркч- ^0 легко определяется по геометрическим ных относительно оси Y , образованформулам и равно ных соответственными кривыми второго порядка, необходимо, чтобы оси шпинделя для закрепления детали 1 и инструментального шпинделя 2 располага- 25 лись в одной плоскости ZOY и устанавливались по отношению друг к другу где cos/b=1 -sin4^1 -cosoO ; на расчетный угол Ч* » который устаР - пар аме тр пар аболы; навливается в зависимости от требуеcL - текущая величина угла кругомого радиуса ближайшей к асферичес- 3 Q вой подачи S. кой поверхности. Под ближайшей к асАналогично расчитывается А и для ферической сферической поверхностью других видов кривых, образующих асфепонимается поверхность, имеющая обрические поверхности (гипербол, элщую линию контакта с внешним диаметлипсов) . ром асферической поверхности и каУстройство, осуществляющее способ сающаяся ее вершины точки 0, и рас- 35 (фиг. 3 ) , состоит из размещенных на читывается по формуле станине 6 шпинделя для закрепления детали 1, инструментального шпинделя Я, 2 с возможностью установки на расчетR5 сФ1 ч> 40 ный угол Ч> по отношению к оси шпинделя. Для закрепления детали на ингде R 5 • - радиус ближайшей сферы; струментальном шпинделе 2 смонтироR , - расстояние от режущей кромван исполнительный механизм 7, внутки инструмента до оси инри корпуса которого установлен двигаструментального шпинделя. Режущий инструмент 3 с резцедержа-45 тель малых перемещений (не показан), например пьезоэлектрический, который телем А установлен на инструментальсоединен с размещенными в направляюном шпинделе 2 таким образом, что щей исполнительного механизма 7 резнаправление его поступательного перецедержателем 4 для закрепления режумещения совпадает с образующей конической поверхности, вершина которой 50 щего инструмента 3, а исполнительный механизм 7 имеет возможность ориентанаходится в точке С пересечения осей ции оси резцедержателя вдоль образуюинструментального и рабочего шпиндещей конической поверхности за счет лей, а траектория перемещения режуповорота его от привода 8. щей кромки, являющаяся его основанием, пересекает ось вращения рабочего 55 Устройство работает следующим обшпинделя в точке О. Шпинделю для заразом. крепления детали 1, несущему обрабаНа шпинделе для закрепления детатываемую деталь 5, сообщают вращение ли 1 закрепляют деталь 5j инструмент 1103947 тальный шпиндель 2 устанавливают на расчетный угол Ч . На резцедержателе 4 устанавливают режущий инструмент 3 и приводом 8 ориентируют на инструментальном шпинделе 2 исполнительный механизм 7. После указанных настроек шпиндель для закрепления детали t с установленной деталью 5 приводят во вращение, обеспечивая необходимую скорость резания, инстру- 1 0 ментальному шпинделю 2 сообщают круговую подачу резания f а резцедержателю 4 с режущим инструментом 3 сооб Фиг! щают поступательное перемещение при помощи двигателя исполнительного механизма 7, согласованное с круговой подачей инструментального шпинделя 2. Преимуществом способа обработки асферических поверхностей и устройства для его реализации являются высокие характеристики по точности и чистоте обработки, позволяющие получить асферические металлооптические поверхности и погрешностью формы не хуже 0,5 мкм и шероховатостью не более R 2 0,02 мкм. 1103947 Фиг.З Редактор И.Дербак Составитель Г.Баринов Техред Ж.Кастелевич Корректор И. Эрдейи Заказ 5145/7 Тираж 1037 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, Д