Способ моделирования процесса формообразования поверхности вращения

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 2 0 Е ИЗО Е ПИСА ВИДЕТ В СКО К АВТО ГОСУДАРСТВЕНЧОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Саратовский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 217652, кл. В 24 В 1/00, 1964.(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВРАЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к научным моделям и может быть использовано в машиностроении. преимущественно присуперфинишировании и хонинговании,Сущность изобретения: исходное отклонение от круглости обрабатываемой поверх-.ности представляют в виде суммыгармонических погрешностей и определяютхарактер и интенсивность изменения любойиз них, используя при этом плоскую поверИзобретение относится к научным моделям и может быть использовано в машиностроении, преимущественно при суперфинишировании и хонингоМнии,Известны способы моделирования процесса формообразования с помощью математических уравнений,Известен способ моделирования процесса формообразования цилиндрической поверхности в поперечном сечении, выбранный в качестве прототипа, при котором исходное отклонение от круглости обрабатываемой поверхности представляют в виде суммы гармонических погрешностей с похность с нанесенной на нее замкнутой кривой, имеющей отклонение от круглости в виде исследуемой гармонической погреш- . ности с увеличенной амплитудой. У кривой выбираютдва радиуса различной величины, на прямых, задаваемых этими радиусами. строят отрезки, длины которых пропорциональны съемам материала на обрабатываемой поверхности в данных радиальных направлениях, измеряют длины полученных отрезков и по разности этих длин судят о характере и интенсивности изменения исследуемой гармонической погрешности. Основание при этом имеет множество концвнтричвских окружностей и луч, исходящий из центра этих окружностей, а кривая, моделирующая обрабатываемую 3 деталь, нанесена на поверхность плоского :листа; выполненного из прозрачного материала, 7. ил,мощью ряда Фурье и,посредством магема- . О тических преобразований и вычислений оп- О ределяют .характер и интенсивность фь изменения любой гармонической погрешности.Известное устройство для моделирования процесса формообразования, выбранное в качестве прототипа, содержит плоское основание и модель обрабатываемой детали в виде замкнутой плоской кривой, имеющей отклонение от круглости.Недостаток известного способа и устройства в том, что они предназначены для шлифования только одним инструментом ине позволяют моделировать процесс формообразования йри обработке, например,плавающими брусковыми головками с двумя абразивными брусками и одной нережущей опорой или с тремя брусками, Другойнедостаток известного способа состоит вего сложности и трудоемкости,Целью изобретения является оптимизация процесса формообразования при обработке с базированием детали по тремэлементам обрабатывающего устройства,охватывающим обрабатываемую поверхностьили, наоборот,с базированием обрабатывающего устройства теми же тремя-"элемента. и по обрабатываемой поверхности,Это достигается тем, что в способе моделирования процесса формообразованияповерхности вращения, при котором исходное отклонение от круглости обрабатываемой поверхности представляют в видесуммы гармоническйх погрешностей и определяют характер и интенсивность йзменения любой из них, согласно изобретению. используют плоскую поверхность с нанесенной на нее замкнутой кривой, имеющейотклонение от круглости в виде исследуемой гармонической погрешности с увеличенной амплитудой, у этой кривойвыбираютдва радиуса различной величины(для повышения точности результатов моделирования удобнее всего брать максимальный и минимальный радиусы), на прямых,задаваемых этими радиусами, строят отрезки, длины которых пропорциональны съемам материала на обрабатываемойповерхности в данных радиальных направлениях, измеря от длины полученных отрезков и по разности этих длин судят охарактере и интенсивности изменения исследуемой гармонической погрешности. Если на прямой, задаваемой большимрадиусом, оказался отрезок большей длины, то делают вывод об уменьшейии исследуемой гармонической погрешности вслучае обработки наружной поверхностиили об ее увеличении в случае обработкивнутренней поверхности. В противном случае,когда на прямой, задаваемой большимрадиусом, оказался отрезок меньшей длины, делают противоположный вывод.При этом чем больше разность длин отрезков,тем выше интенсивность измененияпо 1 решности. Если длины обоих отрезководйнаковы;тоделают вывод о копированиипогрешности в процессе обработки без изменения ее амплитуды.Цельдостигается также тем, что основа"ниеимеет множество концентрических окружностей и луч, исходящий из центра этих окружностей, а кривая, моделирующая обрабатываемую деталь, нанесена на поверхность плоского листа, выполненного из прозрачного материала5 На фиг.1,2,3 иллюстрируют описываемый способ при обработке внутренней поверхности с гармонической погрешностью в виде овальности трехбрусковой головкой, имеющей угол между двумя брусками, рав ный, соответственно 120, 60,30 О; фиг.4,5,6йллюстрируют способ при обработке наружной поверхности с гармонической погрешностью в виде огранки с тремя гранями головкой, базирующейся по обрабатывае мой поверхности двумя брусками и однойнережущей опорой, причем угол между брусками равен соответственно 120, 60,40; на фиг,7-устройство для реализации описываемого способа.20 Устройство содержит плоское основание 1 со множеством концентрических окружностей с центром в точке О и лучом 2, исходящим из точки О и моделирующим тот элемент обрабатывающего устройства, от носительно которого два других однотипных элемента расположены симметрично, кривую 3, имеющую отклонение от круглости в виде исследуемой гармонической погрешности с увеличенной амплитудой, 30 достаточной для ее измерения линейкой ициркулем, моделирующую обрабатываемую деталь и нанесенную на поверхность плоского листа,4, выполненного из прозрачного материала. Цифрами 5 и 6 обозначены лучи, 35 наносимые в процессе работы с устройством. Угол между лучами 5 и 6 обозначен а,Устройство работает следующим образом,На основание 1, моделирующее обраба тывающее устройство, исследователем наносятся два луча 5 й 6, причем для отличия от луча 2 они наносятся другим цветом (показаны пунктиром), моделирующие два однотипных базирующих элемента .45 обрабатывающего устройства, причем углымежду лучами равны углам между соответствующими базирующими элементами,Далее рассмотрим случай, когда все трибазирующих элемента режущие, а обраба тываемая поверхность - .наружная, Лист 4накладывают на основание 1 и перемещают так, чтобы точка кривой 3, Соответствующая выбранному предварительно радиусу В 1, легла на луч 5, а точки пересечения всех трех 55 лучей с кривой 3 оказались равноудалены отточки О. На радиусе В 1 с помощь 1 о циркуля или линейки и карандаша откладывают отрезок, длина которого равна расстоянию от точки пересечения луча 5 с кривой 3 до той окружности на основании 1, которая имеет10 20 25 30 35 40 45 ходное отклонение от круглости обрабатываемой поверхности представили в виде 50 максимальный радиус г среди тех, которыевписываются в кривую 3. Затем лист 4 перемещают так, чтобы точка кривой 3, соответствующая радиусу К 1, легла на луч 6, а точкипересечения всех трех лучей с кривой 3 оказались равноудалены от точки О. Отрезок,отложенный на радиусе Къ увеличивают навеличину; равную расстоянию от точки пересечения луча 6 с кривой 3 до окружностирадиуса г. После этого лист 4 перемещаюттак, чтобы точка кривой 3, соответствующаярадиусу К 1, легла на луч 2, а точки пересечения всех трех лучей с кривой 3 оказалисьравноудалены от точки О, Отрезок, отложенный нэ радиусе К 1 к данному моменту, 1увеличивают на величину, равную произвеадению коэффициента %=2 соз - и рэссто 2яния от точки пересечения луча 2 с кривой 3.до окружности радиуса г.Искомый отрезок построен. Если анало- .гичным образом построить отрезок на каком-либо другом радиусе К 2 кривой 3, тодлййы полученных двух отрезков будут пропорциональны съемам материала йа обрабатываемой поверхности в данныхрадиальных направлениях;Если среди базирующих элементов обрабатывающего устройства толькодва являются режущими, то при работе с:устройством выполняются только две первых стадии из описанного выше процессапостроения искомого отрезка, а третья, последняя стадия, когда точка кривой 3, соответствующая выбранному радиусу,совмещается с лучом 2, не выполняется,Если среди базирующих элементов обрабатывающего устройства только один является режущим, то при работе сустройством выполняется только однатретья стадия, но при этом коэффициент кпринимается независимым от угла аи тождественно равным единице,Если обрабатываемая поверхность является внутренней, то устройство работаетаналогичным образом с той лишь разницей,что окружность, радиус которой выше обозначен г, выбирается произвольно среди.тех,которые описываются вокруг кривой 3 прилюбом ее положении, а искомые отрезкисоответственно строятся не внутри кривой3, а вне ее, на продолжении выбранных раДиусов К 1 и К 2.П р им е р 1. Способ был применен длямоделирования процесса формообразования при обработке внутренней цилиндрической поверхности плавающейтрехбрусковой хонинговальной головкой.Моделирование проводили трижды, полагая угол между двумя брусками равным 120,60 и ЗОО. Исходное отклонение от круглости обрабатываемой поверхности представили в виде суммы гармонических погрешностей и исследовали характер и интенсивность изменения гармонической погрешности в виде овальности, При этом использовали плоскую поверхность с нанесенной на нее замкнутой кривой, имеющей отклонение от круглости в виде овальности с увеличенной амплитудой, у этой кривой выбрали два радиуса, один - максимальный, другой - минимальный. На прямых, содержащих эти радиусы, с помощью описанного выше устройства построили отрезки, длины которых пропорциональны съемам материала на обрабатываемой поверхности в данных радиальных направлениях. Описанную последовательность действий выполнили три раза для.угла а(фиг.1), равного 120, 60 и 30, и получили картины, схематично изображенные соответственно на фиг.2,3 и 4,где 1 и 12 - полученные отрезки. а К 1 и К 2 - радиусы, задающие прямые, на которых строили отрезки, В первом случае (фиг,2) 2-11 =О, т.е. съемы в обоих направлениях одинаковы и происходит копирование овальности.Во втором случае (фиг.3) 12 -11 = 18 мм, т;е, амплитуда погрешности уменьшается. В третьем спучае 12-1 = 29 мм, т.е. амплитуда погрешности уменьшается, причем интенсивность направленияовальности в 1,6 раза больше. чем во втором случае. Ближе к оптимальному с точки. зрения исправления овальности третий случай. П р и м е р 2. Способ был применен для моделирования процесса формообразования при обработке наружной цилиндрической поверхности плавающей суперфинишной головкой, базирующейся по обрабатываемой поверхности двумя брусками и одной нережущей опорой. Моделирование проводили трижды, полагая угол между брусками равным 120, 60 и 40 О. Иссуммы гармонических погрешностей и исследовали характер и интенсивность изменения гармонической погрешности в виде огранки с тремя гранями, При этом использовали плоскую поверхность с нанесенной на нее замкнутой кривой, имеющей отклонение от круглости в виде огранки с тремя гранями с увеличенной амплитудой, у этой кривой выбрали два радиуса, максимальный и минимальный. На прямых, Содержащих эти радиусы, с. помощью описанного выше устройства построили отрезки. длины которых пропорциональны съемам материала наобрабатываемой поверхности в данных радиальных направлениях. Описанную последовательность действий .выполнили три раза для угла а(фиг.1), равного 120, 60 и 40, и получили картины, схематично изображенные соответственно на фиг.5,6 и 7, где 1 и 2 - полученные отрезки, В 1 и В 2 - радиусы, задающие прямые, ча которых строились отрезки.В первом случае (Фиг.5) 2 -) - 42 мм, т.е. амплитуда погрешности уменьшается, Во втором случае (фиг.б) Зг.= О, т.е, погрешность копируется. В третьем случае (Фиг,7) 2 - 1- 2 мм, т.е. амплитуда погрешности увеличивается, причем интенсивность ее роста значительно меньше, чем интенсивность исправления в первом случае. Ближе к оптимальному с точки зрения исправления огранки с тремя гранями первый случай.Использование способа моделирования и конструкции устройства для его осуществления позволяет в отличие от существующего изучать и оптимизировать процесс Формообразования при обработке с базированием детали по трем элементам обрабатывающего устройства, охватывающим обрабатываемую поверхность, или, наоборот, с базированием обрабатывающегоустройства теми же тремя элементами по обрабатываемой поверхности, причем базирующие элементы могут быть двух типов - режущие и не режущие, а два однотипных элемента расположены симметрично относительно третьего.Ф ор мул а изобретен и я Способ моделирования процесса Фор мообразования поверхности вращения, прикотором исходное отклонение от круглости обрабатываемой поверхности представляют в виде замкнутой кривой, наносят ее на плоскую поверхность и определяют харак тер и интенсивность ее изменения, о т л и ча ю щи йс я тем,что, с целью оптимизации процесса Формообразования при обработке с базированием детали по трем элементам обрабатывающего устройства, охватываю щим обрабатываемую поверхность, или, наоборот, с базированием обрабатывающего устройства теми же элементами по обрабатываемой поверхности, причем базирующие элементы могут быть двух типов - 20 режущие и нережущие, а два однотипныхэлемента расположены симметрично относительно третьего, берут дополнительный плоский элементс сетью концентрических окружностей и лучом; исходящим из центра 25 этих окружностей, затем у исследуемой кривой выбирают два радиуса различной величины и на прямых, задаваемых этими радиусами, строят отрезки, длины которых пропорциональны сьемам материала на об рабатываемой поверхности в данных радиальных направлениях, после чего измеряют длины полученных отрезков и по их разнице судят о характере и интенсивности изменения исследуемой гармонической погрешно сти,1780994 Составитель И.ОвсянниковТехред М.Моргентал Корректор Е.П Реда кто зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 4241 ВНИИП ТиражГосударственного комитета и113035, Москва, Ж Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5