Способ комбинированной обработки валов режущим и деформирующим элементами

(5 ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (46) 15.06.93. Бюл, %22 (75) Г.Ф.Шатуров и Г.А. Разнорович (56) Чистосердов П.С. Комбинированные инструменты для отделочно-упрочняющей обработки, Минск, изд-во "Беларусь", 1977, с. 54, рис.22, (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ РЕЖУЩИМ И ДЕФОРМИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТАМИ (57) Сущность изобретения; перед обработкой измеряют статический прогиб вала и при обработке деформирующий элемент, например ролик, непрерывно смешают в направлении статического прогиба вала на веИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях бумажной промышленности при точении длинномерных валов из различных материалов,Целью изобретения является улучшение качества обработанной поверхности и повышение точности при обработке валов, имеющих статический прогиб, направленность которого сохраняется в процессе обработки. На фиг.1 изображена принципиальная схема обработки по предложенному способу; на фиг.2 - схема нагружения вала и прогиб его оси под действием собственной массы и осевых сил; на фиг.3 - вал с резцом и роликом, вид сбоку на фиг,1,Обработку по предложенному способу осуществляют следующим образом. личину этого прогиба, при этом до точки максимального прогиба вала смещение плавно увеличивают, а затем уменьшают. Смещение ролика осуществляют путем кинематически связанными его радиального перемещения и поворота в плоскости, перпендикулярной линии центров станка вокруг оси, не совпадающей с геометрической осью ролика. При обработке ролик дополнительно непрерывно поворачивают на угол, равный углу между линией центров станка и касательной к изогнутои оси вала. Поворот ролика осуществляют в плоскости параллельной плоскости статического прогиба вала, в направлении совмещения проекций осей ролика и вала на эту плоскость. 4 з.п. ф-лы. 3 ил,Перед обработкой измеряют статический прогиб вала вдоль его длины и находят сечение, в котором он максимален. Максимальный прогиб вала 1 вах лежит обычно на половине длине вала (фиг.2). Затем детали (валу) 1 придают вращение со скоростью Ч, а комбинированному инструменту, состоя щему из режущего элемента, например. чашечного резца 2 и деформирующего элемента, например, ролика 3, установленного по отношению к резцу 2 по другую сторону относительно оси 4 детали 1 и в начале обработки на уровне линии центров 5 станка, сообщают подачу 5, Резец 2 установлен под углом р и со смещением Н, Резец снимает припуск глубиной т, а деформирующий элемент 3 имеет воэможность автономного регулирования усилия деформирования РА, Поскольку ось 4 детали и линия центров 5 станка не совпадают (фиг.2), ввиду наличия1821343 статического прогиба б детали, то в процессе к тому, что в каждый момент времени ось 6 обработки ролик 3, т.е, его ось 6, непрерывно ролика 3 все время находится на уровне оси смещают в направлении статического проги вала 1, цто приводит к неизменности усиба вала 1(в плоскости ОЕ)(фиг.З) на величину лия в направлении оси ОУ,этого прогиба й. То есть, перемещение де. Смещение деформирующего ролика 3 в формирующего (обкатывающего) ролика 3 направлении статического прогиба детали 1 происходит в плоскости, перпендикулярной можно производить путем его поворота в плоскости подач со скоростью 3) (фиг.З). плоскости, перпендикулярной линии цент- Величина смещения 1 ролика 3 равна вели- ров 5 станка (в плоскости чертежа фиг,З) цине.статического прогиба б вала 1. При 10 вокруг оси, не совпадающей с геометричеэтом до точки Оз . максимального прогиба, ской осью 6 деформирующего ролика 3. Ось . Равного Гкал,смЬщсеиие Ролика пРи обРабот- повоРота можсет совпадать; с точкой О, лежакеплзвноувеличиваютотнулядоХвах(обыц- щей на линии центров станка 5 (фиг,З); с . но до х = /2), а затем смещение плавно точкой 01, лежащей на уровне линии цент- уменьшают от 1 пих до нуля. На фиг.З пред ров Станка; с точкой 02, лежащей на уровне ставлены положнейия деформирующего ро- низшей точки Оз оси детали; с точкой Оз, лика 3: С- нсацальйое и конечное положение совпадающей с точкой максимального про: оси ролика, С- полосжесниесоси ролика; со- гиба оси 4 вала; с любой другой точкой, ответствующее максимальному прогибу ва- например, О. При этом поворот ролика осула; С 1 - промежутоцтное положение. 20. ществляется.на углы а; а 1; а 2; аз; а от нуля . Величину смещения 1 = б ролика 3 при об- домаксимального их знацения на длине обработке можно определить не только заме-. работки вала, равной х = 0,5 , а затем от ром величины статического прогиба домаксимального значения до нуля. При этом обработки, а теоретически по формуле ролику 3 сообщают поперечное (радиальное) перемещение СО скоростью Знои, кинО х 2 хз " матически .связанное с угловым его2 2 + . З - Й лоооротон, но цлинон = 05о одну сторону,а затем в противоположную. Например, при повороте вокруг оси, проходящей через точку 01, имеем.(фиг.З) где с = - :, .: ,30Ь-усмещение оси ролика;-длина вала;О - вес вала;х - расстояние от торца вала до текущего положения ролика 3;Е- жесткостьвала,При х = /2 ймеем бпах;4Величину смещенияролика можно определить по уравнению йзогтнутой оси вала,нагруженного осевойсилой; которую можно представить в виде синусоиды:н) =1 вах 3 и Г" .(3) где Гуах - . максимальная величина статического"и рогиба вала,- длина" вала.Таким образом, плавное перемещениеролика в йроцессе обрабоТки в направле. нии статического прогиба детали приводитт хгде 3 - подача ролика; 4" и - частота вращения вала;б - текущая велицийа статицеского прогиба вала.Поскольку деталь в процессе обработки сохраняет свой статический прогиб, а ось 6 ролика расположена параллельно Оси 5 ли нии" Центров станка и касательная к. Оси 4 вала составляетнекоторый угол /3 с линией центров 5 станка, то ось ролика и ось детали -скрещиваемые прямые, угол Змекду которыми меняется от максимального зна- чения до нуля, принимающего в точке максимальйого прогиба детали, Л это значит, цто в процессе обработки меняется пятно контакта деформирующего ролика с деталью, что приводит к изменению удельного давления между ними и взаимного углубления. При автоколебаниях вала вдоль оси 02 это приводит к неоднородному качеству обработанной поверхности вдоль оси вала. Для устранения этого недостатка ось 6 ролика 3 непрерывно плавно поворачивают на угол, равный углу между линией центров станка и изогнутой осью вала, определяемый из соотношения:= - 1 - 6 - +4 - , (6)ц г хх24 Ег з где ц = О/,При этом до точки максимального прогиба детали 1 угол ф плавно уменьшаотот максимального значения Вщах до нуля, а затем увеличивают от нуля до максимального значения, определяемого из соотношейия Причем поворот ролика 3 осуществляют в плоскости ХОЕ статического прогиба вала в направлении совмещения его оси 6 и оси вала 4. Угол ф можно определить, взят производную от выражения (3). Тогда имеем и Рвах получим при х = О Ъгде,Вшах - максимальная величина угла поворота ролика;- длина вала;1 глах - максимальная величина статического прогиба вала,Пример осуществления способа, Производится обработка вала диаметром О - 700 мм, длина вала= 8600 мм. Режим обработки; подача Я = 1,0 мм/об; глубина резания 1 = 0,6 мм; частота вращения вала и =160 обмин, Вес вала 6=17000 кг; Еприв = 0,391 е 10 кг/см . Р 9 = Ру = 100 кг.2Диаметр ролика др -100 мм. Перед обработкой замеряем статический прогиб вала вдоль длины обработки и максимальный статический прогиб 1 вах = 3,0 мм. В начале обработки ось ролика устанавливаем на уровне линии центров станка, При обработке вала Ось ролика смещаем на величину статического прогиба. Для обеспечения постоянной величины контакта ролика с деталью и силы Р 9 ролик плавно поворачиваем на угол %. Величина смещения Ь и ф,рассчитанные по зависимостям (1,3) и (6,8),для некоторых значений х приведены в таб 5 лице,В результате обработки получаем: шероховатость обработанной поверхностийа = 1,0 мм, точность по диаметру на всейдлине 0,02 мм. При обработке без ролика10 имеем Ва - 3,0 мкм, точность - 0,15 мм,(имеем бочкообразность).Ролик в направлении подачи можетбыть установлен после резца, до резца илинэ поверхности резания.15 Способ обеспечивает уменьшение вибраций вала в направлении оси ОУ, т.е, врадиальном к детали направлейии. Этим са мымулучшается вЗ раза чистотаобработан-ной поверхности, Благодаря тому, что ролик20 все время находится на уровне Оси детали,имеем его постоянное давление на деталь.Тем самым обеспечивается постоянная разница радиальных усилий от резца и ролика,что предопределяет получение деталей по 25 вышенной точности. Точность обработкиповышается в 5-10 раз. Способ прост поосуществленик и позволяет применять егопри обработке длинномерных изделий. ЗО Формула изобретения 1. Способ комбинированной обработкивалов режущих и деформирующим элементами, при котором вал закрепляют в цент 35 рах станка, резец и деформирующийэлемент устанавливают по разные стороныотносительно оси вала и сообщают им движение подачи, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения качества обработанной40 поверхности и повышения точности при обработке валов, имеющих статический прогиб, направленность которого сохраняетсяв процессе обработки, предварительно из. меряют статический прогиб вал,а и при об 45 работке деформирующий элементрасполагают с непрерывным смещением внаправлении статического прогиба вала навеличину этого прогиба; при этом до точкимаксимального прогиба вала смещения56 плавно увеличивают, а затем уменьшают,2. Способ поп.1, о тл и ч а ю щи й с ятем, что смещенйе деформирующего элемента осуществляют путем его радиальногоперемещения и поворота в плоскости, пер 55 пендикулярной линии центров станка вокруг оси, смещенной от геометрической осидеформирующего элемента,3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что при обработке деформирующийэлемент дополнительно непрерывно пово 1821343рачивают на угол, равный углу между линией центров станка и изогнутой осью вала,при этом до точки максимального прогиба оси вала угол плавно уменьшают от максимального значения до нуля, а затем увеличивают от нуля до максимального значения, ойределяемого из соотношения фпах=щвхгде Щ - максимальная величина угла поворота деформйрующего элемента;.вах - максимальная величина статического прогиба вала,при этом поворот деформирующего элемента. осуществляют в плоскости, парал лельной плоскости статического прогибавала в направлении совмещения его оси с осью вала.4. Способ по пп.1 "3, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве резца используют чашеч ный инструмент,5, Способ по пп,1-3, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве деформирующего эле- мента используют ролик.1821343 Корре кто кач кто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 208 ВНИИСоставитель Н. КукинаТехред М.Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5