Способ обработки наружных и внутренних поверхностей деталей многоугольной формы

Способ обработки наружных и внутренних поверхностей деталей многоугольной формы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

<»1651673 (61) Дополнительный к натеиту(22) Заявлено23.04.74 (Я) 2021893/25-08 (у (Я) М. Кл.

8 24 В 19/08 (23) Приоритет - (32) 24.04.73

Гавудлрстмнньб автет

СССР а люми юзобриюе9 и аткрытий (31) NE -609 (33l ВНР

Опубликовано06.03 79.Бюллетень № 9

Дата опубликовании описания 08,03.79 (53) УДК 621.924., .3 {088.8) Иностранцы

Йозеф Тайнафей, Кароль Геллерт, Кароль Хндаши, Ласло Грибовски и Шандор Векош

{ВНР}

Иностранное предприятие

"Нехезипари Мюсаки Едьетем {BHP) (72) Авторы изобретении (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ И ВНУТРЕННИХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МНОЮУЮЛЬНОЙ ФОРМЫ

Изобретение относится к металлообработке и, в частности, может быть применено при изготовлении цилиндрических деталей с криволинейными поперечными сечениями, образующими некруглое соединение {К-профиль), эаменяюшее tumцевое и шпоночное.

В машиностроении все чаше возникает необходимость изготавливать детали многоугольной формы {К-профиль или

"детали с равноосным контуром ), которые могут применяться, например, для соединения валов и связанных с ними конструктивных элементов.

Основной трудностью прн изготовлении таких деталей являлось то, что сушествуюшие технология и оборудование не позволяли обрабатывать эти детали с достаточной точностью и производительностью как по наружным, так и по внут ренним поверхностям.

Кроме того, перенастройка оборудования с одного размера или вида дета2 лей на другой связана с большой затратой времени и монтажных работ.

Известны способы для обработки деталей К-профиля, при которых деталь врашается в центрах, а .шлифовальный круг или деталь совершают два взаимо- . связанных движения в вертикальном и горизонтальном направлениях, синхронизированных с врашением детали, в ре- .

jO эультате которых ось"круга и ы детали движется поступательно по эллиптической траекторий j3), j2) и (3).

В этом техническом решении масса шлифовальной бабки, совершаюшей движе15 ния, оказывается слишком большой, в результате чего в механизме привода ее движений возникают большие динамические нагрузки, отрицательно влияю шие на точность обработки и не срок

gO службы оборудования. Кроме того, этими способами обеспечивается обработка только лишь наружных поверхностей деталей, что не позволяет на одном станке изготавливать пару деталей, ко651673 торые в дальнейшем будут работать в сопряжении друг с другом.

Известен также способ обработки деталей многоугольной формы, при кото ром деталь вращают вокруг ее оси, па-, раллельной осям шлифовальных кругов для обработки наружной и внутренней поверхностей, и одновременно ось вращения детали перемешают поступательно

-по круговой траектории с частотой, равной произведению частоты вращения детали вокруг ее оси на число граней многоугольного профиля (4).

Этот способ позволяет обработку на одном станке и наружных и внутренних поверхностей, zpoMe того, при данном способе не возникает больших динамических нагрузок в кинематических цепях станка вследствие того, что два прямолинейных движения заменены -двумя вращательными, причем эти два движения приложены к детали, а не к массивной шлифовальной бабке.

Однако этот способ не обеспечивает независимости профиля обработанйой детали от диаметра шлифовального круга.

Целью изобретения является повышение точности обработки путем избежания зарезания профиля из-за применения шлифовальных кругов различных диаметров.

Для этого по предлагаемому способу отношение угловых скоростей вращения детали вокруг ее собственной оси и поступательного движения оси детали по круговой траектории периодически изменяют с частотой, в два раза превышающей частоту поступательного движения оси детали по круговой траектории, при чем в течение каждого периода изменения угловую скорость последнего упомянутого движейия увеличивают до ее максимального значения и затем уменьшают до номинального значения; ось шлифовального круга для обработки наружной поверхности устанавливают неподвижно, а оси шлифовального круга для обработки внутренней поверхности сообщают либо возвратно-качательные дви жения вокруг оси круга дла наружного шлифования, либо прямолинейное воз.вратно-поступательное движение параллельно торцовой рабочей поверхности; направление поступательного перемещения оси детали по круговой траектории, может быть попутным и встречным вращению детали sozpyr ее собственной оси.

55 деталь 1 имеет многоугольную форму с наружной или внутренней поверхностями, подлежащими обработке. Точкой 2 обозначена проекция оси вращения детали на плоскость чертежа. Эта точка перемешается по круговой траектории радиуса Я вокруг точки 3 с уг ловой скоростью < . деталь вращает ся вокруг своей оси со скоростью .

Отношение определяет число углов к а многоугольного профиля (на фиг. 1, 2, 3 и 4 К=З).

Для обработки наружных поверхностей деталей используется шлифовальный круг 4, а для внутренних - шлифовальный круг 5.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическая схема с попутным вращением детали; на фиг. 2 - то же, со встречным вра5 шением детали; на фиг. 3 - кинемати-, ческая схема с попутным вращением и со шлифовальным кругом для обработки наружных поверхностей детали, имеющим внутреннюю рабочую поверхность; на

10 фиг. 4 - то же, со встречным вращением детали; на фиг. 5 - схема изменения формы профиля детали в зависимости от изменения диаметра шлифовального круга; на фиг. 6 - схема изменения отклонений профилей детали, обработанных инструментом с бесконечным радиу« . сом и инструментом, имеющим конечный радиус; на фиг. 7 - кинематическая схема с попутным вращением детали и со шлифовальным кругом для обработки наружных поверхностей детали; имеющим рабочую поверхность с бесконечным ра.диусом; на фиг. 8 - то же, что и на фиг. 7, но со встречным вращением де тали; на фиг. 9 и 10 — варианты кинематических схем направляющих устройств для кулисы, несущей шлифоиальный круг для внутреннего шлифования, перемещающейся прямолинейно возвратно-поступаЗ тельно, как в схемах на фиг. 7 и 8; на фиг. 11 и 12 - различные положения обрабатывающих инструментов при обработке,одной грани детали, имеющей четырехугольное поперечное сечение; на

З5 фиг. 13 и 14 - условные схемы, показывающие совокупности движений отнесенных к шлифовальному кругу при остановленной детали, имеющей четырехугольный профиль; на фиг. 15 - пучок кривых профиля детали, обработанной инструментами различнбго диаметра.

5 6

При шлифовании наружной поверхности ось 6 шлифовального круга 4 неподвижна, а деталь вращается вокруг своей оси со скоростью Ю и ось ее вращения совершает круговое движение вокруг точки 3 со скоростью Guи.

При шлифовании внутренней поверхности деталь совершает аналогичные движения, а шлифовальный круг 5 совер- шает качательные движения вокруг оси

6 посредством кривошипно-кулисного механизма. Шлифовальный круг 5 устанавливается на кулисе 7. Кривошип 8, имеющий ось вращения в точке 3 и вращающийся со скоростью (Ю, сооб-шает посредством кулисного камня 9 качательные движения кулисе 7. Ллина

Е кривошипа 8 равна (К - 1} .% Ось

2 вращения детали расположена на продолжении кривошипа 8.

Шпиндель шлифовального круга 5 установлен на кулисе 7 с воэможностью его перемещения вдоль кулисы.

Изображенный на фиг. 2 вариант схемы обработки принципиально аналогичен -. описанному выше с той лищь разницей, что направление кругового движения оси

2 детали 1 вокруг точки 3 противоположно направлению вращения детали вокруг ее оси 2, т.е. угловые скорости

0U< и Ж имеют противоположные направления. Различие заключается также в том, что длина кривошипа 8 составляет E =(К+1).й, а также в расположении оси 2 вращения детали на кривошипе 8.

Вариант схемы обработки на фиг. 3 характеризуется тем, что направления угловых скоростей QU@ и OU одинаковы и наружная поверхность детали 1 обра- батывается шлифовальным кругом 10 с внутренней рабочей поверхностью, охватывающей деталь 1. Кривошипно-кулис» ный механизм привода качательного движения шлифовального круга 5 для обработки внутренних поверхностей имеет в этом случае следующие параметры:

Е=(К-1). R, ось 2 вращения детали" расположена на кривошипе 8 по отноше нию к камню 9 по другую сторону отно- сительно оси 3 поворота кривошипа, а ось качания кулисы совмещена с;осью : вращения шлифовального круга 10.

В изображенном на фиг. 4 варианте схемы обработки направления угловых скоростей(в и 1кпротивоположны, радиус кривошипа 8 Е=(К+1) й, а точка

2 расположена на кривошипе 8 относи51673 тельно оси 3 его вращения IIo ту же сторону, что и камень кулисы 9.

Подача на врезание бар. осуществляется переь.ешением оси 6 вращения шли3 фовального круга 4.

Изменение формы профиля детали в зависимости от диаметра инструмента оказывается при описанном способе нас только незначительным, что практичес18 ки не влияет на точность получаемого сопряжения деталей.

Виды изменения профилей в случае . детали треугольной формы, т.е. когда

К=3, показаны на фиг. 5. При одном и. том же диаметре профиля и одной эксцентричности точки А, В, С, ф, Е и Р могут принадлежать различным профилям. С увеличением диаметра шлифовального круга или его радиуса Я„пропорционально увеличивается зарезание профиля шлифовальным кругом, и поэтому кривая профиля смещается внутрь.

: Максимальная разница 1„„в нормаль» ном напрамении между профилями, обра ботанными с помощью инструмента с бесконечным радиусом и с помощью инструмента с конэчйым радйусом R изменяется в - случае детали треугольной формы в соответствии со: схемой, по3© казанной на фиг. 6, где 8 эксцентричность, - половина расстояния

А, д, показанного на фиг, 11, 11 равносторонняя гинербола,,- ее асимптоты, 4< - разница ординат между-

3$62 .... и1 и и .

Функциями „(й,)в случае Р, 2 токаэывается уже очейь плоской и вследствие этого изменение 6 < в районе ЯК приводит лишь к очень небольшому из4Q менению ЬФ п1 . Вследствие этого, например, при шлифовальном круге с радиусом R =150 мм даже при шлифовании детали диаметром 100 мм мень45 шение радиуса шлифовального круга на

7 мм вызывает отклонение профиля только на 1 мк; а при шлифовании детали с поперечным сечением четырехугольной формы с меньшим диаметром йроисходит

50 . еше меньшее отклонение, Воспроизведение деталей К-профиля взамен изготовлейных после определенного периода работы является важным процессом, выполняющимся легко тогда, когда новая деталь изготавливается . шлифовальным кругом того же радиуса, которым была выполнена и первоначаль- . ная деталь, или внутренняя поверхность"

651673 отверстия новой детали обрабатывается с помошью шлифовапьного круга, установленного на таком же расстоянии от оси 6 поворота кулисы 7, на котором он был установлен при обработке первоначальной детали. Для.облегчения настройки оборудования величинами можеть быть маркирована на наружных поверхностях деталей, а расстояние от оси шлифовального круга для внутреннего шлифования до оси 6 поворота кулисы

7 может быть маркировано на обработанной внутренней поверхности полностью

l изношенной детали четырехугольной фор» мы. Б случае, если эти величины на маркировках прочесть невозможно, они могут быть быстро определены путем измерений.

Изменение формы профиля в зависимости от диаметра шлифовапьного круга может устраняться применением шлифо вальных кругов Одного и тогб гке д«леметра или изменяюш««хся только в:очень узких пределах. Это измененйе» Может устраняться и в результате применения алмазного инструмента, а также,йрименением шлифовальных. кругов с бесконечным радиусом, т.е. работаюших своей торйовой поверхйостью.

Схемы устройств по фиг. 1 и 3 при«менительно к случаю обработки инструйентом о RК=ю показаюг на Фиг. 7 и

8. Измененйя заключаются только в том, что кулиса 7, несушая круг для внутреннего шлифования, совершающая на фиг. 1-4 качательное движение,,на фиг.7 и 8 совершает прямолинейное поступа- тельное движение.

Йпя кулисы 7 могут быть использованы в этом случае обычные направляюшие устройства, например, типа "Ласточкина хвоста . Другими вариантами направпяюглих устройств для кулисй 7 мо- гут быть варианты конструктивного ис-. аопнеиия, изображенньге на фиг. 9 и la, причем в последней случае дан вариант, с вилками..

Следует иметь и виду, что качатель- ное (всего на несколь.ко градусов), как на фиг. 1-4, или небольшое прямолиней-. ное поступательное, как на фиг..7-10, движенця кулиаы 7, несу(««ей круг для внутреннего шлифования, не являются необходимыми, как уже упоминалось, для обработки районов вокруг угловых точек Е»профиля, G используются для при» ведения в соответствие профилей валов и отверстий К-профиля.

Сушественно более вь«сокая точност при обработке наружных и внутренних

«товерхностей может быть достигнута благодаря тому, что участки гиподиклоид5 ного профиля детали, имеюшие неболь.««у«о кривизну, обрабатываются шлифованием без зарезания или с минимальным зарезанием, как если бы деталь обрабатывалась точеным и«гструментом (н "пример, 10 токарным резпом}. Для этой цели вводится корректировка равномерного врашения детали вокруг своей оси и корректировка равномерного поступательного движения оси детали по круговой траектории. Благодаря этим корректировкам получающиеся при обработке профили не зависят от диаметра шлифовального круга.

В случае детали. четырехугольной формы, показаино»й на фиг. 11, профиль детали в точках с минимальным и максиМальнйм радиусами кривизны (соответствуюших точкам касания профиля с описанной и вписанной окружностями) не

+ завйсит от диаметра шлифовального круга по той причине, что в этих точках, например. Р и Р, радиусы, проведенные из пентра детали, перпендикулярны касательным к профилю и инструмент соп® рикасается с деталью в тех же самых точках профиля Р и Р, будь это резеп или шлифовальный круг большого яли малого диаметра.

На переходном участке, соединяюшем

35 точки Р и Ря, касательная располагаечся не перпендикулярно к радиусу, проведенному в точку каеания, в результа- те чего шпифовальный круг меньшего радиуса снймет меньше материала с

40 предварительно обработанного на токарном станке профиля, в то вр мякаккру . большего радиуса снимет больше материала, что йроиллкн".трировано на

4$ фиг. 12;

Для детали одного и того же экспентриси гета и диаметра при шлифовании ее кругами различных диаметров на иереходном участке будет образовываться целый йучок кривых, отигоняюшихоя друг от друга на максимальную величину до

0,1 мм.

Искажения профиля могут исключаться благодаря использованию рабочей поверхности шлифовального круга, радиус кривизны которой не Изменяется в пропессе обработки. Такой поверхностью является,. например, тордовая поверхность чашечных шлифовальных кругов. Зтим 851673

10 примером может решаться проблема устранения зарезания или же его уменьшения до минимума. Однако на практике использование атого приема встречает трудности, связанные либо с недостатком места для установки круга необходимого диаметра, либо с необходимостью существенной переделки существующих круглошлифовальных станков.

Второй путь исключения зарезания профиля - введение корректирующего движения в кинематичеокой схеме, причем .такого движения, которое не затрагивает больших масс станка и не увеличивает напряжений в системе СПИД., Корректировка является необходимой вследствие того, что, как ато уже было упомянуто в связи с фиг. 11, 12 и 13, профиль детали, образованный при ее равномерном вращении и равномерйом поступательйом круговом движении оси детали (планетарное движение), в нез-. начительной степени зависит от диаметра шлифовального круга. Как было упомянуто, наиболее предпочтительным способом исключения зареэания профили является введение корректирующего движения в кинематической схеме.

Для определения типа необходимых вспомогательных движений служат показанные на фиг, 13 и 14 принципиальные варианты. На фиг. 13 и 14 все относительные движения отнесены к ,шлифовальному кругу, чтобы выполнять образование профиля в его неподвижном положении. Шлифовальный круг вращается вокруг своей оси 11 с угловой скоростью Жш, причем ато вращение является основным движением резания.

Кроме того, деталь 1 вращается вокруг своей оси 2 со скоростью 00< r а ось 11 шлифовального круга совершает поступательное круговое движение со скоростью юк вокруг оси 12. На фиг. 13 можно- видеть, что ось 11 шля:фовального круга при шлифовании точки

Р располагается на минимальном рас1 стоянии от оси 2, а при шлифовании точки Р - на максимальном расстоянии.

Разница между самым близким и самым дальним положениями (измеренная по длине .радиусов, исходящих от оси 2) равняется 2Q

На фиг. 14 шлифовальный круг изображен в положении, когда он обрабатывает середину переходного участка между точками P и Р, В атом случае радиус, соединяющий оси 11 и 12, или же соответствующая прямая оказывается перпендикулярной прямой, соединяющей оси 2 и 12. Если необходимо, чтобы шлифовальный круг не врезался во вра5 шаюшийся профиль, ось круга 11 следует удалять в радиальном направлении (направление 2= 1 1 ).

Поскольку в показанном ка фиг. 14 положении ось 1 1 шлифовального круга

И уже имеет компоненту движения в укаэанном направлении (вектор. 7) вслед» ствие ее поворота вокруг оси 12 со скоростью Юк, то оказывается доста.точным для исключения зарезания увели15 чить величину скорости V . .Для такого увеличения скорости не нужно вводить новое усилие в кинематическую схему, достаточно только увеличить угловую скорость М . Поскольку величина уда ления шлифовального круга составляет

0,1-0,2 мм, в то время как расстояние между осями 13. и 12 составляет 25 мм, то увеличение вектора V оказывается приблизительно нрямо пропорцио-нальным увеличейию угла поворота оси

3.3. шлифовального круга вокруг оси 12, так как при небольших углах + о фА

При шлифовании переходного участка профиля между точ.кеми Р< и Р иэЗо менение угловой скорости ии происходит в соответствии с зависимостью:

GUê =™|const+ йuuê1 ЬЮ„в точке Р равна 0, и, начиная с атой точки, она. увеличивается, после достижения максимальной величины она уменьшается, и в точке P@ oaa опять равна О. Сумма увеличения оказывается равной сумме уменьшения, т.е.:

40 Ьи1 6

J.„ю= =f „ 1 " Фв ". где,. - время шлифования точки Р про 5 филя;

- время шлифования точки Р профиля; время осуществления изменения

И1 от момента увеличения угловой скорости

5Î до момента уменьшения угловой скорости.

Максимальная величина суммы,Ьо(. углового смешения, вызванного изменением угловой скорости, оказывается различной в зависимости от изменения диа55 метра шлифовального круга. Максимал ная величина ЬА оказывается небольшой, когда профиль, изготовленный инструментом среднего диаметра, принимается за аталонный, и профили, обрабатываемые

651673

12 пального значения.

11 — инструментами другого диаметра коррек тпру отся в соответствии с эталонным. величина Ьд оказывается большей, когда за эталонный принимается профиль, изготовленный инструментом с рабочей поверхность:о бесконечного радиуса или с радиусом, равным нулю (точечным инструментом). Еще большей оказывается величина Лс4, когда каждое из пригоняемых отверстий и валов К-профиля выполняется шлифованием.

При шлифовании с примененчем коррекции между точками Р, и Р профиля может быть получен пучок криВыхр приближающихся . K растянутой гипоцик лоиде и отстоящих друг от друга в радиальном направлении на несколько де- сятых долей миллиметра.

QzsI получения этого пучка кривых или же любой отдельной кривой из етого пучка могут применяться корректирующие механизмы с плавной регулировкой, которые будут плавно изменять кривизрЧ Р„ Р

Для корректировки переходного участza профиля между точками Р< и. Р в случае небольшой величины ЬА могут применяться также такие корректирую-. щие механцзмы, которые устанавливают точный радиальный per a какой ни будь определенной точке переходного участка, например, в его середине в точке Рк (фиг. 15). В случае примен ния таких корректирующих механизмов профиль будет задан не только точками

Р„и Р,но и точкой Р,, и тогда в остальных точках переходного участка отклонения профиля будут измеряться нес кблькими микронами, так что изготовленные таким образом профили будут полностью соответствовать требованиям по точности.

Описанный счособ может примениться помимо шлифования также и для других видов обработки, например для фрезерования.

Формула изобретения рии с тастотой, равной произведению частоты вращения детали вокруг ее оси

-- на число граней многоугольного профиля,отличающийс я тем, чо„ с целью повышения точности изготовления йутем исключения зарезания профиля, отношение угловых скоростей двух указанных вращательных движений периоднчески изменяют.

2. Способ по и. 1, о тлич а юи и и с я тем, что угловую скорость движения оси детали vo круговой траек- ; тории изменяют с частотой, в два раза превышающей частоту движения по круИ говой трактории, причем в течение каждогo периода изменения угловую скорость увеличивают до ее максимального значения и затем уменьшают до номи2п .3. Способпопп. 1и2, отли ч а ю m и и с s тем, что ось шлифовального круга для обработки наружных поверхностей, имеющего наружную или внутреннюю цилиндрические рабочие поверхности или торцовую рабочую поверх.ность, устанавливают неподвижно.

4. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич-а ю шийся тем, что оси шлифовального круга для обработки внутренних поверхностей сообщают возвратнокачательные движения вокруг оси, являющейся Осью шлифовального круга для обработки наружнйх поверхностей.

5. Способ по пп. 1 и .2, о т л ич а ю шийся тем, что оси шлифовального круга для обработки внутрен. них поверхностей сообщают прямолинейные возвратно-поступательные движения параллельно торцовой рабочей поверхности шлифовального круга для обработки наружных поверхностей.

6. Способ по пп. 1-5, о т л и ч аю щ и и с .я тем, что направление пос- тупательногб перемещения оси детали по круговой траектории выбирают попутным направлению вращения детали вокруг ее собственной оси.

7. Способ по пп. 1-5, о т л и ч аю шийся тем, что направление поступательного перемещения оси детали

1. Способ обработ.ки наружных и внуч ренннх поверхностей деталей многоугольной .Формы, при котором деталь вращают вокруг ее оси, параллельной осям пшлнфовапьных кругов для обработки наружной и внутренней поверхностей, и одновременно ось вращения детали перемещают поступательно tio круговой траектопо круговой траектории выбирают противоположным направлению вращения детали вокруг ее собственной оси, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент ФРГ ¹; 759350, кл. 67 а 31/03, 1951.

651673

2. Патент Швеции N 135540, кл. 67 а 31/03, 1952.

3. Патент Великобритании ¹ 1282010, кл. В 3 Р, 1972.

1л

4. Карелин H. М. Бескопирная обработка цилиндрических деталей с криволинейными поперечными сечениями. М., Машиностроение, 1966, с. 123, рис. 101.

651673

Фиг. D

Составитель И. Тихомиров редактор И. Горнфельд Техред 3. Фанта Корректор Е. Дичинская

Закае B49/86, Тираж 101 1 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ао делам изобретений и открытий

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

Фщщал ППП «Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.