Способ обработки поверхностей вращения заготовок

Способ обработки поверхностей вращения заготовок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: при обработке точных наружных поверхностей вращения в деталях типа колец подшипников качения. Сущность изобретения: грузы связывают с соответствующим бруском и устанавливают их с разных сторон обрабатываемой заготовки с возможностью совместного перемещения относительно последней. Бруски связывают между собой упругими элементами . Заготовку вращают в направлении вращения брусков. Скорость вращения брусков выбирают из приведенных условий. 4 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) влг(з1

aruc >.!ь

Я1,- ту » - - м»: „, В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4920221/08 (22) 19.03.91 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Самарский политехнический институт им. В.В. Куй бы шева (72) В.А.Ахматов, Н,В,Лысенко, В.А,Прилуцкий и В,Б.4етаев (56) АвторскЬе свидетельство СССР

М 1450986, кл. В 24 В 33/02, 1989. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ЗАГОТОВОК

Изобретение относится к машиностроению, Может быть использовано при обработке точных наружных поверхностей вращения в деталях типа колец подшипников качения, гильз и т,п,, В качестве прототипа наиболее близко по своей технической сущности и достигаемому эффекту подходит способ обработки, при котором абразивные бруски прижимают к обрабатываемой поверхности заготовки и сообщают брускам и заготовке вращение:

Однако способ-прототип не обеспечивает требуемых производительности и качества обработки.

Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки наружных поверхностей, Скорость вращения брусков для этого выбирают из условия

Vmln V < Vmax, где Vmln - А

Г

ym» = А п ах 1 2 (2) „„. Ж„„1794633 А1

= 10 Qmln Я; Бгпах = 10 С1гаах Я;

В = (Ми+ Мг) g; Г = Мг Rz — Ми R1;

D — расчетныи диаметр обрабатываемой поверхности;

Qmin — среднее значение минимального усилия прижатия;

Qmax — среднее значение максимального усилия прижатия;

Ми — масса брусков:

Мг — масса грузов;

$ — площадь проекции брусков на осевую плоскость;

R1 — радиус центра тяжести бруска;

Rz — радиус центра тяжести грузов;

F1 и Fz — силы упругости упругих элементов;

Чд — скорость вращения детали;

Vp — скорость резания.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа, продольный разрез; на фиг. 2 -то же, вид сбоку; на фиг. 3 — схема относительного положения брусков и обрабатываемой поверхности и действующих сил в крайнем верхнем положении брусков;

1794633 на фиг, 4 — то же, в крайнем нижнем положении брусков, Способ обработки поверхностей вращения заготовок в статике.

Заготовка 1, например внутреннее кольцо шарикового подшипника, установлено в приспособлении, условно не показанном, внутришлифовального станка.

Заготовка 1 имеет центральную ось 1 — I симметрии, обрабатываемую поверхность 2, ось симметрии которой совпадает с осью

1-1. Заготовка 1 имеет также плоскость IН1 симметрии, перпендикулярную центральной оси l-lсимметрии,,Обрабатываемая поверхность 2 может иметь любую форму наружной поверхности вращения, например, форму наружной тороидальной поверхности, Инструмент состоит иэ брусков 3, 4, например, абразивных, корпуса 5, установленного на шпинделе 5 станка. Бруски 3, 4 закреплены вдер>кавках 7,,8,,На державках

7, 8 закреплены серьги 9, 10 и проушины 11, 12, Серьги 9, 10 жестко, например, с помощью штифтов, соединены с колонками

13, 14. Колонки 13. 14 одним концом жестко закреплены с одним грузом 15, а вторым соединены по подвижной посадке с противоположно расположенным грузом 16, Проушины 11, 12 соединены с колонками 13, 14 по подвижной посадке, а посредством тяг

17, 18 жестко соединены с грузами 15, 16.

Между серьгами 9, 10 и проушинами 11, 12 попарно расположены пружины 19, 20 сжатия. Грузы 15, 16 соединены с корпусом посредством направляющих 21, 22 и пружин

23, 24 растяжения и имеют возможность перемещаться по направляющим 21, 22, Одновременно с грузами 15, 16 державки 7, 8 вместе с брусками 3, 4 имеют возможность также перемещаться в радиальном направлении к и от оси I— - I, как единое целое. Таким образом, инструмент содержит две подвижные системы, имеющие возможность радиального перемещения к и от оси I-I относительно корпуса 5. Число подвижных систем зависит от числа брусков. Оно может быть и более двух. Первая подвижная система включает брусок 3, державку 7, серьгу 9, проушину 11, колонку 13, тягу 18, пружину

20, груз 16, пружину 24, Вторая подвижная система состоит из бруска 4, державки 8, серьги 10, пружины 12, колонки 14, тяги 19, пружины 21, груза 17, пружины 25, Величина грузов 16, 17 может быть увеличенэ за счет добавления грузов 26, 27 и емкостей 28, 29, заполняемых тяжелыми металлами. Бруски 3, 4 имеют рабочую поверхность 30 и хорду 31.

Способ обработки в динамике. Перед обработкой заготовку 1 устанавливают в приспособление, например, цанговый патрон, либо магнитный патрон с жесткими

5 опорами, условно не показанный. Инструмент корпусом 5 устанавливают на шпинделе 6 внутришлифовального станка аналогично установке планшайбы с шлифовальным кругом. Инструмент подбирают та"0 ким, чтобы радиусы рабочей поверхности 30 брусков 3, 4 в продольном, а также в поперечном направлении были равны соответствующим радиусам обрабатываемой поверхности 2 заготовки 1, Либо предвари"5 тельно правят рабочую поверхность 30, Для этого перед обработкой бруски 3, 4 сдвигают к оси Н на нужное расстояние и фиксируют с помощью стяжки, условно не показанной, и правят их с помощью алмаз20 ного ролика либо алмазного карандаша, условно не,показанных, Совмещают оси вращения шпинделя 6 и инструмента с осью

Н обрабатываемой поверхности 2 заготовки 1. Затем совмещают плоскость симметрии рабочей поверхности 30 брусков 3, 4 с плоскостью II — li симметрии обрабатываемой поверхности 2 путем продольного перемещения, например, инструмента, со шпинделем 6 и шлифовальной бабкой (ус30 ловно не показанной). Включают вращение заготовки 1, затем вращение ичструмента— брусков 3, 4 в том же направлении, что и направление вращения заготовки 1, При . этом частоты вращения заготовки и инструмента выбираются такими, чтобы линейная скорость V брусков была в предварительно найденном интервале Vmin Vmax, а линейная скорость Чд заготовки была меньше V на величину выбранной скорости резания Vp.

40 Итак, если заготовка 1 вращается по часовой стрелке с угловой скоростью ад, то и инструмент — бруски 3, 4 тоже по часовой стрелке с угловой скоростью ки. Под действием центробежной силы бруски 3, 4 вместе

45 с грузами в составе подвижных систем перемещаются в направлении к оси 1-1, пока не коснутся обрабатываемой поверхности

2. Подается СОЖД под давлением s зону контакта брусков 3, 4 и обрабатываемой по50 верхности 2. На каждый из брусков 3, 4 (фиг.

3, 4) действуют следующие силы; Гм — сила веса системы инструмента (бруски 3, 4, державка 7, 8 и т.д.);Fv — сила веса системы грузов 15, 16 (грузы 15, 16, грузы 26, 27, массы 28, 29 и т.д.); Fq> и Р„2 — центробежные силы, развиваемые системой инструмента и системой грузов, соответственно; Ft u

F2 — силы упругости пружин 19, 20 и 23, 24, соответственно; F — сила резани .

1794633

ИЗМЕНяЕтСя От Fmln дО Г,„„, ТаКжЕ ПЛаВНО изменяется и величина давления Q, Определяют минимально допустимое значение Fmin из условия обеспечения требуемого съема материала в единицу времени, т,е, тпебуемой производительности. Из этого условия определяет минимально допустимую линейную скорость Vmin (формула

1) и соответствующую частоту вращения брусков 3, 4.

После подстановки составляющих и преобразований уравнение равновесия имеет вид

10 Qmln Я = (Ми + Mr) g + (Mr R2—

Ми ) (6) ГДЕ Amln — МИНИМаЛЬНО ДОПУСтИМаЯ ЧаСтОта вращения инструмента.

Она равна

10 Qmln S — Ми+Mr g+ 1+ 2

Amln = (7) Мг R3 — Ми 1

+ +Fr (9) Vmin = 3,) 0

Мг R2 — Ми

35 где 0 — рассчетный диаметр обрабатывае- мой поверхности, м, Вводя обозначения А = 30 0; Emln =

10 Qmln Я; В =(Мг+ Ми) 9;

Г= Mr Ясг Ми с1 получают обеспечения высокого качества поверхностного слоя, характеризующегося отсутствием прижогов на обрабатываемой поверхности 2.

Преобразованное уравнение равновесия (4) имеет вид

Ч

Г П

Определяют максимально допустимую частоту вращения

30 10 Qmax S + Ми +Мг + 1+ 2

max

Mr Рг — Ми R1 (13) Уравнение равновесия бруска 3 или 4 в любой точке контакта с обрабатываемой поверхностью 2 выглядит так

F = FMt sin o u t + FM2 sin ri t 5 — Fq,, + С„г — F — F2. (3) Очевидным является наибольшее значение силы резания Е в верхнем положении брусков (фиг. 3). 10

Fmax = FM l + FM2+Fq2 Гц1— — Fi — F2. (4) и наименьшее значение — в нижнем положении

F min = F1Q F Ì 1 — г Мг — F g )— 1 F2 (5)

B течение каждого оборота брусков 3, 4 вокруг заготовки 1 сила резания F плавно

Определяют минимально допустимую линейную скгрость инструмента

С другой стороны, должно быть ограничено и верхнее значение линейной скоро- 45 сти Vmax инструмента (cM. формулу 2) и, соответствующее ей значение частоты вращения nmax. Они выбираются из условия и максимально допустимую линейную скорость инструмента 55:

Ч" = 30 0 п ах и г

Мг R2 — Ми R1

Vmin = X 0 dmin, (8) 10 Омах 8 -(Ми + Мг) g + (Мг R2

Vmax л D nmex (12) 1794633

Vmax = А

= 633 об/мин, 20

Пmax =

0,0115

= Е

Введя обозначение Бтах = 10 Qmax S получают

Кроме того должны быть обеспечены допустимые значения шероховатости и волнистости, Этому могут противодействовать возникающие автоколебания. Одно направление вращения заготовки 1 и брусков 3, 4, а также периодичность изменения давления брусков в течение каждого их оборота обеспечивают отсутствие dBTQKOëåáàíèé.

Задаются требуемой скоростью резания Vp и находят необходимую линейную скорость Чд заготовки из условия

V„„=V — V, (14) и частоту вращения заготовки ид =. —, V (15)

После окончания съема металла в течение заданного отрезка времени выключают вращение инструмента с брусками 3, 4, Шпиндель 6 тормозят и останавливают. Бруски 3, 4 под действием пружин 19, 20 и 23, 24 отходят от обрабатываемой поверхности 2.

При этом грузы 15, 16 перемещаются по направляющим 21, 22 корпуса 5, а серьги 9, 10 — вместе с колонками 13, 14, которые скользят в отверстиях 15, 16, Обе подвижные системы отходят от оси I— - I. Величину радиального перемещения брусков 3, 4 выбирают такой, чтобы обеспечить съем заготовки 1 из приспособления, а также компенсировать их износ. После остановки вращения заготовки 1, выключения привода зажима ее в приспособлении заготовку 1 снимают со станка. Способ позволяет обрабатывать одновременно несколько заготовок несколькими брусками.

Пример конкретной реализации. Необходимо обработать внутреннее кольцо шарикоподшипника с размерами обраба-.

Формула изобретения

Способ обработки поверхностей вращения заготовок, при котором абразивные бруски прижимают к обрабатываемой поверхности заготовки и сообщают брускам и заготовке вращение, отличающийся .тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки наружных поверхностей, берут грузы, каждый из которых связывают с соответствующим бруском, тываемой поверхности D = 55 мм, ширина желоба Ь = 14 мм. Выбирают минималь- ное значение среднего давления 0 =

=0,05 кг/см2, и соответственно максималь5 ное значение Qmax = 0,50 кг/см, Определяz ют площадь S = Ь! = 14 47,63 = 666,84 мм

=6,67 см; массу системы инструмента — брусков Ми = 3,51 кг; массу системы грузов Мг =

= 2,5 кг, радиусы центров масс, R> = 75 мм =

10 =0,075 м; Вг = 102 мм = 0,105 м; силы упругости пружин; F1= 53 Н, F = 53 Н; ускорение силы тяжести q = 9,8 м/с .

Определяют минимально и максимально допустимые частоты и скорость враще15 ния инструмента — 9 55

0,2730 — 0,2625

= 1254 об/мин, Vmln = 109,3 м/мин, Vmax = 216,5 м/мин.

Принимают окружную скорость брусков

V = 200 м/мин, а скорость резания V> =

=120 мlмин. Определяют максимальную скорость заготовки

30 Чд = V — Vp = 80 м/мин . и необходимую для этого частоту ее вращения

Vg 1000 80 1000» ид — -г — — — ++ aa- — 493 o6/мии.

Принимают по станку действительную частоту вращения заготовки пд = 470 об/мин и инструмента п = 1200 об/мин. После обработки поверхности желоба указанного кольца огранку уменьшают с 2,5-3,8 мкм до

40 0,3-0,9 мкм, Способ обработки позволяет по сравнению со способом-прототипом повысить точность на 60% производительность на 40%. и устанавливают их с разных сторон обрабатываемой заготовки с возможностью совместного перемещения относительно последней, бруски связывают между собой упругими элементами, заготовку вращают в направлении вращения брусков, а скорость вращения брусков выбирают из условия

Vmln < V < Vmin:, 1 <и6ЗЗ

ТО г / = А п)дх юг.1

v-=v,+v,;

А = 30 Д; Бщ!п = 10,0max Я;

Бв!д = 10 Qmax S:

В = (Ми + Мг) я Г = Мг R2 — Мий1

0 — расчетный диаметр обрабатываемой поверхности;

Q in — среднее значение минимального усилия прижатия;

0 — среднее значение максимального усилия прижатия, М вЂ” масса брусков;

М, — масса грузов;

S — площадь проекции брусков на осевую плоскость;

R > — радиус центра тяжести бруска;

Rz — радиус центра тяжести грузов;

F1и Fz -силы упоугости упругих элементов;

Чл — скорость вращения детали;

Чр — скорость резания, 1794633

1794633

Составитель B. Прилуцкий

Техред М.Моргентал Корректор. Н. Бучок

Редактор И. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 676 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5