Способ обработки шариков

/. В нститут .Нахват оптиче 1985 г ескому ри про- ущестормы, а ОСУДАР СТВЕ ННЪ Й КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Белорусский политехнический и (72) И.П,филонов, А.С.Козерук и А,Н (56) В,Г)Зубанов и др. Технология ских деталей.- М.; Машиностроение с.309 - 311, рис.200.Авторское свидетельство СССР М 891356, кл. В 24 В 11/02, 1979,Авторское свидетельство СССР М 617245, кл. В 24 В 11/02, 1975. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ШАРИКО (57) Изобретение относится к апти приборостроению и используется и изводстве шаровидных линз преи венно из заготовок несферической ф также в тех отраслях промышленности, где применяется соответствующая обработка сферических поверхностей. Обработку шариков производят инструментами 1, 2, которые имеют переменную кривизну рабочих поверхностей участков 3 - 8, Расстоянияи Ь между границами данных участков выбирают в пределах 0,5 л б - Е (яд и 0,25 бЬ,( 0,5 лб. Заготовкам сообщают дополнительное возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной оси симметрии рабочих инструментов, с помощью ворошителя 14 с эллиптическим внутренним отверстием, Амплитуду возвратно-поступательного движения шариков выбирают в пределах длины периферийного участка инструментов. 3 ил,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение предназначено для использования в оптическом приборостроении при изготовлении шаровидных линз преимущественно из заготовок несферической формы, может быть использовано также в тех отраслях промышленности, где применяется соответствующая обработка сферических поверхностей.Известен способ обработки шариков, при котором заготовкам в виде кубиков сообщают переносное движение по окружности вместе с инструментом и радиальное перемещение по поверхности этого инструмента. Данный способ обеспечивает сравнительно высокое качество обработанных поверхностей, так как заготовки не имеют гарантированной многоосности вращения, поскольку изменение положения мгновенных осей их вращения происходит за счет случайных факторов.Известен способ центробежной обработки шариков, при котором шарики обкатывают по инструменту с торовой рабочей поверхностью, воздействуя на них струей среды под давлением, а инструменту сообщают вращение относительно оси симметрии его рабочей поверхности.Недостатком данного способа является невозможность повышения производительности процесса за счет совмещения операций предварительной и окончательной обработок. Это связано с тем, что конфигурация рабочей поверхности инструмента имеет неизменный радиус кривизны. Прототипом заявленного способа является способ, реализованный в устройстве для обработки шариков между двумя соосно расположенными инструментами с кониче скими рабочими поверхностями, при котором один из инструментов установлен с возможностью вращения вокруг их оси симметрии, другой - возвратно-поступательных перемещений вдоль этой оси, а на шарики воздействуют струей среды под давлением, направленной тангенциально поверхности инструментов. Недостатком данного способа является постоянное колебание скорости вращения шариков, а следовательно, и колебание связанной с ней центробежной силы прижима шариков кинструменту вследствие изменения расстоянив между инструментами вне зависимости от величины давления в камере расширения сжатого воздуха, что неизбежно приводит к потере производительности и увеличению раэномерности шариков в партии. Кроме того упомянутый способ не позволяет получить шарики из несферических заготовок,Целью изобретения является повышение качества и производительности обработки,Поставленная цель достигается тем, что обработку производят инструментами с рабочей поверхностью в виде нескольких конических участков с разными углами наклона и зернистостями, величина которых уменьшается от центра инструментов к их периферии, а шарикам дополнительно сообщают возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной оси инструментов, с помощью ворошителя с эллиптическим внутренним отверстием, при этом амплитуду возвратно-поступательного движения шариков выбирают в пределах длины периферийного участка инструментов,Существенное отличие предлагаемого технического решения состоит в возможности совмещения операций предварительной и окончательной обработки шаровидных линз из несферических заготовок, что может быть осуществлено при использовании в качестве рабочих участков инструмента, например, алмазоносных кольцевых элементов различной зернистости алмазных зерен для операций грубого, среднего и мелкого шлифования и полиуретанового кольцевого элемента с внедренным полиритом для полирования.На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.Схема устройства для реализации способа содержит выполненные в виде дисков соосно установленные с зазором рабочие инструменты 1 и 2, снабженные по периферии рабочими участками в виде кольцевых выступов 3 - 8 с коническими внутренними поверхностями, которые ограничивают образованную между рабочими инструментами полость 9, На неподвижном рабочем инструменте 1 укреплен цилиндр 10, имеющий камеру 11 и отверстие 12. В боковой поверхности цилиндра 10 выполнены тангенциально направленные сопла 13. На подвижном рабочем инструменте 2 укреплен ворошитель 14, выполненный в виде диска с центральным эллиптическим отверстием. Заготовки прямоугольного сечения 15, предварительно обработанные шарики 16, 17 и окончательно обработанные шарики 18 расположены в полости 9.Схема работает следующим образом. Первоначально приподнимают рабочий инструмент 1 и располагают в полости 9 подлежащие обработке заготовки 15 несферической формы. Затем рабочий инструмент 1 возвращают в исходное положение, обеспечиваю 1776545щее расстояние между точками О и О, равноебоАбо,где бо - окончательный диаметр обрабатываемых шариков; Або - допуск на диаметр бо. При этом расстояние между точками А и А, В и В, С и С будут соответственно равныа 2 ч. Ь а, б + Л б и б 1 й Ьб 1,где б и б 1 - диаметры шариков, которые они должны приобретать в завершающей стадии обработки на рабочих участках, образованных кольцевыми выступами соответственно 3, 6 и 4, 7 инструментов 1 и 2; а - размер стороны кубика заготовки; Лб и Ь б - допуски на диаметры б и б 1; Л а - допуск на размер а. Вслед за этим через отверстие 12, камеру 11 и тангенциальные сопла 13 цилиндра 10 подают в полрсть 9 среду под давлением, с помощью которой заготовкам 15 сообщают вращение вокруг оси симметрии инструментов 1 и 2 вдоль их рабочих участков, образованных выступами 3, 6 (заготовки 15 в положении 1). По мере обработки заготовки 15 проходят расстояние Ео центрального рабочего участка, образованного кольцевыми выступами 3, 6 инструментов 1, 2 и ограниченного прямыми АА и ВВ, приобретая шаровидную форму диаметром б (шарики 16 в положении 1). В процессе дальнейшей обработки шарики проходят сначала расстояниерабочего участка, образованного кольцевыми выступами 4, 7 и ограниченного прямыми ВВ и СС, принимая размер диаметром б 1(шарики 17 в положении Н 1), э затем расстояние . рабочего участка, образованного кольцевыми выступами 5, 8 и ограниченного прямыми СС и ОО, приобретая в итоге окончательный размер диаметром бо (шарики 18 в положении В), При этом расстояния 1 и Е выбирают в пределах 0,25 ла 1 о 0,5 ла и 0,5 об1 лб. Данные пределы можно обосновать исходя из следующих рассуждений, Для приобретения несферической заготовкой 15 формы шара диаметром а (см.фиг.1 штриховая линия) ей необходимо, контактируя с инструментами 1 и 2, провернуться вокруг собственной оси симметрии, перпендикулярной плоскости чертежа, на угол, охватываемый дугой, равной как минимум четверти длины окружности диаметром а, т;е, ширина кольцевых выступов 3 и 6 должна быть 0,25 ла. В этом случае срабатываются только два диаметрально противоположных ребра заготовки, Поскольку заготовка 15 участвует в возвратно-поступательном движении, то оставшиеся ее двэ ребра будут удалены. когда она повторно 5 пройдет ширину кольцевых выступов 3, 6,Если же ширина кольцевых выступов 3, 6 будет равна 0,5 л а, то все четыре ребра заготовки будут удалены, как видно из фиг.1, эа один ее проход упомянутых высту пов, Для обработки заготовки 16 диаметромб до получения шарика 17 диаметром б 1 шарику 16 за один проход необходимо провернуться вокруг собственной оси симметрии, перпендикулярной плоскости чертежа, 15 на угол, охватываемой дугой, равной как минимум половине длины окружности диаметром б (см, фиг.1), т,е. ширина кольцевых выступов 4, 7 должна быть 0,5 лб. При ширине кольцевых выступов 4, 7, равной лб, 20 шарик за один проход сделает один полныйоборот вокруг его оси симметрии, перпендикулярной плоскости чертежа. Дальнейшее увеличение ширины кольцевых зон 3, 6 и 4, 7 нецелесообразно, поскольку за один 25 проход этой ширины шариками точки контакта последних с инструментами 1, 2 будут повторяться.Поскольку диаметр шарика 16 мало отличается от окончательного диаметра шари ка 18, то ширина кольцевых выступов 5, 8принята равной ширине кольцевых выступов 4, 7.Одновременно с подачей среды в полость 9 включают вращение инструмента 2 35 (электродвигатель не показан) с ворошителем 14. Вращение последнего и действие среды под давлением сообщают заготовкам 15 и шарикам 16 - 18 дополнительное возвратно-поступательное движение в плоско сти, перпендикулярной оси симметриирабочих инструментов, что в сочетании с вращением деталей вокруг упомянутой оси симметрии обеспечивает гарантированное их многоосное вращение, в результате чего 45 повышается качество обработанной поверхности шариков. При этом разность между большой Е и малой е осями эллипсоидного отверстия ворошителя должна быть такой, чтобы в своем возвратно-поступательном 50 движении шарики не выходили за пределысоответствующих рабочих участков, т,е. должно соблюдаться равенство: Е-е = 2 .Среда под давлением может быть жидкой или газообразной, Величина зазора 55 между инструментом 1 и ворошителем 14для шариков диаметром 4 - 10 мм составляет 1 - 3 мм.Для иллюстрации предложенного способа проведены предварительная и оканча1776545 а=(бо+2)мм,Фи.г, 2Составитель А.Козерукехред М.Моргентал Корректо Реаакто мако акаэ 4093 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям и кая наб 4/5 КНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 тельная обработки шариков из стекла К 8, Вкачестве заготовок использовались стеклянные кубики с размером стороны где бо4 + 0,01 мм - окончательный диаметр шарика.:Инструменты для обработки имели по четыре рабочих участка. Три участка для грубого, среднего и мелкого шлифования представляли собой алмазоносные кольцевые элементы со следующей зернистостью алмазных зерен: первый (центральный) - АСК 80/63, второй - АСМ 40/28, третий - АСМ . 20/14. Четвертый участок для полирования представлял собой кольцевой элемент из шаржированной полиритом полиуретановой пленки.В процессе приближения заготовок по размеру диаметра и состоянию поверхности к готовым шарикам снималась величина слоя стекла, близкая к разности в глубине поврежденного слоя между предыдущей более крупной зернистостью алмазных зерен и более мелкой, Поскольку для удаления стекла, нарушенного алмазными зернами зернистости и, снимался слой толщиной 2,4 М, где М - толщина поврежденного слоя, то в завершающей стадии обработки на первом участке получали шарики диаметром б = 4,19 + 0,01 мм, на втором - б 1 = 4,09 + 0,01 мм,на третьем - б 2 = 4,04 .ф. 0,01 мм, на четвертом - бо = 4 . 0,01 мм, что обеспечивалось соответствующими расстояниями между точками В и В, С и С,О и О инструментов 1 и 2, Расстояниемежду точками А и А составляло 8,6 мм.-0,1Исходя иэ этого, расстояние между границами рабочих участков были равны; первого5О = 9 мм, второго, третьего, четвертого1 12 мм,В качестве среды использовалась вода,При определении значений б, б 1 и бгучитывалось, что глубина поврежденного10 слоя стекла не превышает верхнего размераобрабатывающих алмазных зерен каждойзернистости,Формула изобретенияСпособ обработки шариков между дву 15 мя соосно расположенными инструментамис коническими рабочими поверхностями;при котором один из инструментов вращают, а на шарики воздействуют струей средыпод давлением, направленной тангенциаль 20 но поверхности инструментов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениякачества и производительности обработкишариков из несферических заготовок, берутинструменты с рабочей поверхностью в ви 25 де нескольких конических участков с разными углами наклона и зернистостями,величина которых уменьшается от центра" инструментов к их периферии, а шарикамдополнительно сообщают возвратно-посту 30 пательное движение в плоскости, перпендикулярной оси инструментов, с помощьюворошителя с эллиптическим внутреннимотверстием, при этом амплитуду возвратнопоступательного движения шариков выби 35 . рают в пределах длины периферийногоучастка инструментов. р д