Способ механической обработки

Способ механической обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при абразивной обработке деталей. Целью изобретения является повышение точности и производительности обработки за счет автоматического выхода на заданный размер путем образования гидрогазостатической опоры, которая возникает при сближении поверхностей 6 и 8, в зазоре между которыми устанавливается давление тем большее, чем меньше зазор. Это давление уравновесит усилие подачи, и она прекратится. Давление Р в зазоре и его высота h связаны однозначно . Управляя давлением Р, можно управлять зазором и, таким образом, управлять с высокой точностью размером Я изделия. 12 ил. (Л ю со оо О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

yg q В 24 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3791700/31-08 (22) 07.09.84 (46) 23.02.87. Бюл. № 7 (71) Московский станкоинструментальный институт (72) М. А. Шиманович, Б. И. Фрагин и В. С. Матвеев (53) 621.923.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 2!0696, кл. В 24 В 37/06, 1966. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при абра„„SU„„1291367 А1 зивной обработке деталей. Целью изобретения является повышение точности и производительности обработки за счет автоматического выхода на заданный размер путем образования гидрогазостатической опоры, которая возникает при сближении поверхностей 6 и 8, в зазоре между которыми устанавливается давление тем большее, чем меньше зазор. Это давление уравновесит усилие подачи, и она прекратится. Давление

Р в зазоре и его высота h связаны однозначно. Управляя давлением Р, можно управлять зазором и, таким образом, управлять с высокой точностью размером Н изделия.

12 ил.

1291367 газа возникает давление тем большее, чем меньше этот зазор. Это давление уравновешивает усилие подачи и движение поДачи останавливается без контакта поверхностей 6 и 8. Параметры возникающего в зазоре образующейся бесконтактной опоры силового поля давления можно контролировать с помощью датчика давления.

Давление в зазоре и его высота h связаны однозначно. Поэтому по результатам контроля давления можно управлять движением подачи, замедлить или выключить ее. Управляя давлением P источника сжатого газа, можно управлять зазором h образующейся бесконтактной опоры и таким образом управлять с высокой точностью высотой О изделия.

В случае необходимости инструмент 2 может быть снабжен дополнительной поверхностью 9 (фиг. 3), образующей одну из поверхностей бесконтактной опоры, в то время как другую, бесконтактно с ней взаимодействующую в данном случае, образует торец 6 и кольца сегментного блока 5.

Таким образом, бесконтактное взаимодействие поверхностей упора путем образования при их взаимодействии бесконтактной опоры позволяет их выполнить вблизи зоны обработки, непосредственно на инструменте, причем даже его обрабатывающую поверхность использовать в качестве упорной. При этом до минимума уменьшаются влияния деформаций деталей станка, износа упора, повышается точность обработки, повторяемость ее результатов, возможности управления ею, уровень автоматизации и производительность обработки. При сближении упорных поверхностей автоматически уменьшается скорость сближения (подачи) до полной остановки, что повышает качество обработанной поверхности.

/7ример 2. Шпиндели 10 и 1 несут круги 12 и 13. Изделия 14 расположены в сепараторе 15 в выемках 16. Элементы упора

О в виде гидро- или газостатической опоры образованы на торцах !7 и 18 сепаратора 15 и 19, кругов 13 и 12. На торцы 17 и 18 сепаратора выходят каналы 21 через сопротивления 22, соединенные с источником давления Р среды (жидкости или газа) шлангами 23. Такие же каналы выходят на поверхность выемок 16, образуя бесконтактные опоры изделий в сепараторе. В исходном положении шпиндели 10 и 11, круги 13 и 12 разведены. Сепаратор 15 с изделиями 14 лежит на нижнем круге. При включении давления смазки сепаратор 15 всплывает на слое смазки, изделия 14 центрируются в выемках 16. Включают вращение и подачу крутов 13 и 12. Шланги 23 удерживают сепаратор на круге 12 и от вращения увлекаемым слоем смазки. При сближении кругов 13 и 12 за счет движения подачи шпинделей 11 и 10 до контакта с изделиями 14 круги своими торцами шлифуют торцы изде3

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при абразивной обработке деталей.

Цель изобретения — повышение точности и производительности обработки за счет автоматического выхода на заданный размер, На фиг. 1 изображена схема для реализации способа абразивной обработки; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— схема реализации способа, вариант; на фиг. 4 — схема двусторонней абразивной обработки торцами кругов; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 — схема для врезного шлифования; на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 6; на фиг. 8 — разрез

В-В на фиг. 6; на фиг. 8 — разрез Г-Г на фиг. 6; на фиг. 9 — схема для фрезерования !5 шпоночных пазов; на фиг. 10 — разрез

Д-Д фиг. 9; на фиг. 11 — разрез Е-Е фиг. 9; на фиг. 12 — график зависимости усилия подачи от зазора.

Пример 1. Предлагаемый способ поясняется на примере абразивной обработки торцом круга одной стороны изделия.

Шпиндель (фиг. 1 и 2) несет абразивный, например алмазный, круг или притир 2.

На магнитном столе 3 закреплены изделие 4 и сегментные блоки 5; являющиеся элемен- р тами упора и одновременно бесконтактной, в данном случае газостатической опоры.

На открытую поверхность 6 сегментов выходят каналы 7 гидросопротивлений в виде сопел, соединенных с источником давления газа (или жидкости). Взаимодействующий З0 с сегментами 5 элемент упора выполнен на торце 8 круга 2, т. е. непосредственно на обрабатываемой поверхности инструмента, в виде сопряженной опорной поверхности бесконтактной опоры. Поверхности 6 и 8 эквидистантны, т. е. параллельны. В исходном положении круг поднят вверх.

Способ осуществляют следующим образом.

Движение подачи вращающегося шпинделя 1 с обрабатывающим инструментом 2 4 осуществляют относительно изделия 4 вниз в направлении стрелки до получения заданного размера обрабатываемой поверхности (в данном случае высоты О изделия), определяемого координатой взаимодействия в упор поверхностей относительно перемеща- 4 ющихся узлов, шпинделя 1, несущего инструмент 2, и стола 3, несущего изделие 4.

В данном случае движение подачи продолжается до бесконтактного взаимодействия в упор поверхности 8 обрабатывающего инструмента с поверхностью 6 упора 5 на узле, несущем изделие 4, например, на столе 3. Бесконтактное взаимодействие возникает потому, что поверхности 6 и 8 образуют бесконтактную газостатическую опору., поскольку на поверхность 6 через сопла 7 поступает газ от источника давления Р и при приближении поверхности 8 в текущем в зазоре между поверхностями 6 и 8 слое

1291367

3 лий. При дальнейшем сближении кругов уменьшаются зазоры между торцами 20 и 19 кругов и торцами 18 и 17 сепаратора и начинается бесконтактное взаимодействие этих торцов за счет того, что они образуют бесконтактные гидро- или газостатические опоры, давление в зазорах которых возрастает по мере уменьшения высоты зазоров. При этом уменьшается и подача. При уменьшении этих зазоров до уровня, при котором давление среды в них уравновешивает усилие подачи, последняя прекращается. Движением подачи можно управлять в функции давления в зазоре, поскольку давление и высота зазора в опоре однозначно связаны между собой. Контролируя давление датчиком и управляя движением подачи в функции его сигнала, можно обеспечить точное позиционирование обрабатывающих поверхностей инструментов относительно изделия.

Кроме того, однозначно связаны между собой давление P источника среды и высота h зазора в опоре., Поэтому, управляя значением Р, можно регулировать высоту зазоров и, как следствие, высоту Н изделий с микронной точностью.

Бесконтактное взаимодействие в упоре позволяет использовать поверхности инструмента и такого приспособления как сепаратор в качестве упорных, резко сократить контур силового замыкания в станке и таким образом повысить точность, производительность обработки, уровень автоматизации и качество изделий, тонко управлять процессом обработки, размерами изделий и существенно упростить конструкцию станка: сепаратор играет роль калибра, определяющего размеры изделия и управляющего станком.

Лример 3. На фиг. 6 — 8 показано совмещенное врезное шлифование шейки и торца валика периферией круга. Изделие (вал 24) расположено в центрах 25 и вращается поводковым устройством 26. Центры расположены в передней 27 и задней 28 бабках.

На шпинделе 29 расположен абразивный, преимущественно алмазный, круг 30 с коническими обрабатывающими поверхностями.

На бабках 27 и 28 закреплены упоры 31, выполненные в виде элементов бесконтактных гидростатических опор. Их опорные поверхности тоже конические, эквидистантные обрабатывающим поверхностям круга при том его положении, когда его обрабатывающие поверхности касаются поверхностей вала 24 с размерами d u L. При этом поверхности круга образуют другой элемент гидростатических опор, служат его опорными поверхностями и отделены от поверхностей упоров 31 зазором высотой h, равной, например, 50 мкм. На опорных поверхностях упоров 31 выполнены несущие карманы 32, соединенные через гидросопротивления 33 с источником давления P среды, например

55 смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) .

В исходном положении круг 30 отведен от изделия 24.

Способ осуществляют следующим образом.

Изделие 24 вращается в центрах 25 поводком 26. Круг 30 вращается шпинделем 29 и осуществляет движение подачи на изделие 24. В результате Kpyr входит в контакт с изделием 24 и обрабатывает его шейку и торец, приближаясь своими коническими поверхностями к коническим поверхностям упоров 31. При этом давление в карманах 32 гидростатических опор растет. Когда размеры d u L изделия 24 в результате обработки принимают требуемые значения, круг 30 занимает относительно опор 31 положение, в котором поверхности опор и круга становятся эквидистантными, удаленными друг от друга на заданную величину h, при которой давление в карманах 32 уравновешивает усилие подачи и она останавливается. Контроль давлений в карманах позволяет контролировать зазор h и соответственно положение круга 30 и размеры d u L изделия 24, и в их функции управлять подачей, ее скоростью, включением и отводом круга. Управляя давлением P среды или (n) величиной сопротивлений 33, можно управлять высотой зазора в бесконтактной опоре, а следовательно, и размерами d u L изделия 24.

Таким образом, бесконтактное взаимодействие в упоре не только сокращает контур деформаций, влияющих на точность обработки, за счет того, что поверхности упоров максимально приближены к зоне обработки, но и позволяет управлять процессом и точностью обработки, автоматизировать управление, повысить стабильность и качество результатов обработки.

Прил ер 4. На фиг. 9 — 11 показана обработка шпоночных пазов. Изделие 34 закреплено в устройстве 35. Фреза 36, имеющая упорный диск 37, закреплена в шпинделе 38.

В устройстве 35 выполнены ниша 39, паз 40, упорные осевая 41 и радиальные 42 поверхности. На нижнем торце диска 37 выполнены сопла 43 газостатической осевой опоры, соединенные через шпиндель 38 с источником давления Р среды (газа). Аналогичные сопла выполнены»а цилиндрических поверхностях 42. В исходном положении фреза отведена вверх и находится в крайнем левом положении, упираясь цилиндрической поверхностью диска 37 бесконтактно с зазором h в бесконтактную газостатическую опору на поверхности 42.

Вначале вращаюгцейся фрезе 36 сообщают движение подачи вниз на глубину шпоночного паза до тех пор, пока нижний торец диска 37 бесконтактно с зазором h не упрется в поверхность 41. При этом давление в зазоре h уравновешивает усилие осевой подачи, она останавливается и контроль давления в зазоре дает сигнал к началу

1367

А —,4

Фиг. Z

129

5 радиальной подачи направо. Фреза начинает нарезать паз глубиной Н. При приближении цилиндрической поверхности диска 37 и правой упорной поверхности 42 начинается их бесконтактное взаимодействие, обусловленное действием образованной ими бесконтактной газостатической радиальной опоры.

Радиальная подача останавливается, когда давление в зазоре позволяет получить команду на вывод фрезы 36 из нарезанного шпоночного паза. Бесконтактное взаимодействие упорных поверхностей диска 37 и поверхностей 41 и 42 позволяет приблизить их к зоне обработки, повысить точность движений и обработки, автоматизировать управление подачей, повысить производительность и качество обработки.

Давление P питания поддерживают из условия где F — усилие подачи, S — эффективная площадь опоры, и — — отношение сопротивления на входе в зазор опоры к сопротивлению зазора при его номинальном значении

hp. Например, при усилии подачи F

= 200 кгс = 2 кН, эффективной площади опоры S = 200 см ", номинальном зазоре

1p = 20 мкм устанавливаем на входе в зазор h сопротивление 7, равное сопротивлению рабочего зазора при hp, т. е. и = 1.

Чтобы подача останавливалась при h=

=hp согласно (1) выбираем P = — 2 кгс/см- =

=0 2 МПа. В этом случае реакция F, опоры равна усилию подачи F при Й = hp, т. е. при h = hp движение подачи и соответственно обработка прекращаются, автоматически обеспечив высоту Н изделий. По мере приближения инструмента к упору уменьшается эффективное усилие подачи F ð = F — г и соответственно замедляется подача.

На фиг. 12 показана зависимость F.ô от h. Чем ближе к hp, тем быстрее растет

F и уменьшается F-ф и соответственно еще быстрее падает величина подачи до полной остановки. Если на всем пути до положения

h = hp эффективное усилие F.ô подачи уменьшается на 22,2Я, то на остальном пути равном hp, оно падает до О. Это позволяет получить высокое качество обработанной поверхности даже при,очень высокопрояз1() водительной обработке: при больших усилиях F подачи, при приближении к номинальному размеру автоматически резко падают до нуля эффективное уоилие F.> подачи и сама подача. Е(ак бы осуществляется производительное выхаживание, обеспечивающее высокое качество обработанной поверхности и подповерхностного слоя.

При увеличении или уменьшении давления Р соответственно увеличивается или уменьшается относительно hp значение h, при котором падают до нуля F-»ô и подача, т. е. прекращается обработка. Таким образом можно тонко менять и и F, управляя Р.

Формула изобретения

Способ механической обработки, при котором подачу инструмента осуществляют

25 до упора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, в процессе обработки между инструментом и упором образуют гидро- или газостатическую опору, давление P питания которой и зазор h поддерживают из условия

Г 11 Ь, Р= — -(— — — -!1, 5 где F — усилие подачи;

S — эффективная площадь опоры;

35 и†отношение сопротивления на входе в зазор опоры к сопротивлению зазора при его номина thHQM значении

hp1291367

Фиг.5

ФиаФ

1291367

Б- Б

16

Фиг 5

 — В

1291367

1291367

Фиг 10

Š— Е

ho 2h о ЗИо Oho 5 ho

20 40 бО 80 700 Емкм7

Фиг. 12

Составитель А. Дроздецкий

Редактор А. Сабо Текред И. Верес Корректор М. Г1ожо

Заказ 85/17 Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственнч-полиграфическое прсдприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4