Способ центробежной обработки шариков

Союз СоветскихСоциалистическихРесттублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6 ) Дополнительное к авт, свид-ву 51)М, Кд, В 24 В 11/02 22) Заявлено 06,12,79 (21) 2847286/25-08 исоедииением эаяв Ъоударотюный комнте СССР но делам нзобретеннй н открытнй(53) УДК 621. .923,5 (088,8) Опубликовано 23.12.81. Бюллетень47Дата опубликования описания 26.12.81 абу И, П. Филонов 2) Авторы изобретени Белорусский ордена Трудового Красного Знаме политехнический институт(71) Заявитель ОЙ ОБРАБОТКИ 54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНШАРИКО еменного производованию Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано в шарикоподшипниковой промышленности.Известен способ обработки шариков, при котором шарикам, расположенным в полости между двумя вращающимися рабочими инструментамивыполненными в виде дисков, сообщают вращение, воздействуя на них средой под давлением, ттаправленной тангенциально поверхностям рабочих инструментов, ограничивающих полость по периферии.Такой способ обработки увеличива-. ет подвижность шариков относительно рабочей поверхности инструмента 1 11.Однако способ не обеспечивает шаримФкам вращения вокруг оси, совпадающей с вектором скорости центра. За один оборот шарика вокруг оси инструмента не обеспечивается контактирование всей его обрабатываемой поверхности с рабочей поверхностью инструмента, Качество обработанной поверхности и производи тельность такого епособа не удовлетвоства,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является способ обработкиф шариков, йри котором давление воздействующей на шарики среды периодически изменяют от минимального до максимального значений по синусоидальномузакону с периодом, равным времени обоОрота шарика вокруг оси рабочих инструментов 12.Недостатком известного способа является низкое качество обрабатываемойповерхности шариков, вызванное тем,15что периодическое изменение давления приводит к изменению только величины вектора скорости центра, направление жедвижения шариков остается постоянным,т,е. гарантированного изменения положения опорных точек на обрабатываемойповерхности не происходит. Вращение шариков вокруг оси, совпадатощей с вектором скорости центра, просходит под=СО 53 = утреннейинстру(9 добст оличественног особа с предло чю, тогда равне- нным ИЯ И ог ол естнь действием случаиных факторов, траектория центра шарика лежит в одной плоск ости,Цель изобретения - улучшение качества обработанной поверхностиПоставленная цель достигается тем,что инструмент с торовой рабочей по- .верхностью вращают относительно оси,перпендикулярной оси симметрии еговнутренней торовой рабочей поверхности.На фиг. 1 представлена схема, поясняющая движение шариков вдоль рабочейповерхности инструмента; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1на фиг. Э - разрезБ-Б на фиг. 1.Шарики 1 (фиг. 1) враща 1 отся со скоростью 0 г под действием струи среды,под давлением исходящей из тангенциальных сопел (на показаны) так, что вектор угловой скорости Щ совпадает сосью симметрии внутренней торовой рабочей поверхности инструмента 2. Инструмент 2 вращают при этом с угловойскоростью Юе вокруг оси, перпендикулярной оси симметрии его внутренней торовойрабочей поверхности, В данном случае осьвращения инсгрумента 2 лежит в пдоскоси чертежа и вертикальна (фиг. 1 и 2)так, что векторы (6. и Ю перпендикулярны. Таким образом, обрабатываемые шар 1 ц;и 1 участвуют в двух вращательных дивкениях - относительно рабочей лов-:рхиости инструмента и вместе с ней. При равномерном относительном и переносном вращениях центры шариков 1 имеют ус:орение Ж = ЮОС ь 1 и А -нормальное ускорение в переносном движении,Вектор унаправлен к центруепереносного вращения, т.е. перпендикуляно оси врацения инструмента, Максималное значение ускорения фбудет приоо . 90, 270, 450 и т,д,; минималное - при с(. = О, 180 360 и т.дт,е,% ОпОМ:ф (р 1 ),И ,.й - наибольший радиус врабочей поверхностимента;1" - радиус обрабатываемых шарков. Нормальное ускорение в относительномдвижении определяется из выраженияФ, =( (1-)" ) =СОМУскорение Кориолиса Ф, =2% х Ч)модуль его ЗЧК = 2 Жб Ч . 51 и (Ю Л Ч, )В нашем случае вектор щ лежит вплоскости чертежа (фиг. 1 и 2), Вектор скорости центра шарика в отдельном0 движении ч 1, также лежит в плоскостичертежа и меняет свое направление взависимости от значения угла д. . Таким образом, вектор Явсегда перпендикулярен плоскости чертежа и направ лен от нас для шарика, занимающего положение С, (фиг, 1), и к нам - для шарика, занимающего положение С 3Максимальное значение вектора ЭКбудет при 51 И (ЮВЛЧ,)= 1, когдаИ,). Ч 1., т,е, при о =О, 180, 360и т.д.; минимальное - при БАЛИ(воЛЧ.)=0когда ЖЧ, т.е. при сХ =90, 270,450 и т.д.оТаким образом,С%к 2 И)6 о(Е-") Таким образом, максимальное значение ускорения Кариолиса будет при наличии минимального (равного нулю) нормального ускорения в переносном движениишарика и наоборот,Подставив выражения (2) - (4) вуравнение (1) находим максимальные 35значения полного ускорения за времяполного оборота шарика вокруг осиинструмента, При с(=0 и К =1 80способ обеспечивает максимальное ускорение1а:а: СЕ(Р.-М=СОВМ, (10) так как в известном способе Фр =0 и поэтому Ш= 6 =0 (формулы 2 и 4);ИИз уравнения (7) видно, что предлагаемый способ обеспечивает в двух противоположных положениях шарика следующую величину ускорения: 1 ОС 2 С 4 ( ) . МСХ (11)2Иэ уравнения (8) видно, что предлагаемый способ в двух других противоположных положениях шарика обеспечивает 133ЮС 1%с, - %(юЖ-И =2,Ми 1 сц(12)Согласно второму закону Ньютона сила Г = - Ич%, где М -масса шарика. Таким образом, известный способ обеспечи вает постоянную по величине силу инерции, расположенную в плоскости вращения центров шариков, равную (уравнение 10) "вх="дд=щ Ы-)=совеЯ(13)25Предлагаемый способ обеспечивает переменные силы по модулю и направлению. Причем максимальное значение сил, действуюгдих на обрабатываемые шарики, больше, чем в известном способе. Так, сог- ЗО ласно второму закону Ньютона, нэ уравнений (1 1 ) и (12 ) находим"Ся -"СФ -", ох (14 Ьс -"съ =вОх (15)35 В связи с тем, что сила Г действует в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой расположены векторы ИЕ и 9ацентробежныесилы инерции щ в относительной движении Фс и Гс лес жат в плоскости чертежа (фиг. 1 и 2), суммарные силы определятся иэ выраженийР 1 кс с (16)у К"съ="с+сзСилы инерции Еи Г направлены под угломк оси вращения инструмента (фиг. 2), что приводит к обкатыванию шарика по рабочей поверхности инструмента к продольном сечении, Это способствует гарантированному изменению положения опорных точек на обрабатываемой поверх 55При дальнейшем движении шерика по рабочей поверхнссти в поперечном сечении (фиг. 1), при о =90 о Р - -О, а сила инерции рс равна арифметической суммесил Г и Рс . Шарик в этом положениинаходится в диаметральной плоскости торовой рабочей поверхности инструмента(фиг. 3).При с. =180 Ре =0 сила Кориолиса имеет максимальное значение, однаконаправлена она в сторону, противоположную по сравнению с положением шарика присЬО.Шарик при этом откатывается по рабочей поверхности инструмента в продольном сечении(фиг.2) в противоположном направлении, отклоняясь на тот же угол /.При о(.=270 Р =О, а Г =Рс,е+Рс, . Диаметральная плоскость шарикапри этом совпадает с диаметральнойплоскостью торовой поверхности инструмента. Прид=360 о периодичность дейстс-, вия сил инерции повторяется. Как видно,из формулы (9), угол .), характеризую-щий отклонение шарика от круговои траекториии (искривление его траектории), независит от размеров инструмента и диаметра обрабатываемых шариков.При условии црЕ = (И.= щ иэ уравнения (9) имеемсова соив 1Гг (18)Из уравнения (18) видно, что угол наклона векторов сил Рс и Г не зависитот кинематических характеристик способа, размеров инструмениа и диаметра об-.рабатываемых шариковВеличина угла (составляет около 60 о, Таким образом,легко добиться поворота шариков поддействием силы РК, обеспечивающегорасположение опорных точек по всейобрабатываемой поверхности шарика заодин оборот его вокруг оси инструмента, путем изменения скорости вращенияпоследнего,Радиус внутренней рабочей поверхности инструмента в продольном сечении(фиг. 2 и 3) выбирается из условия воэможности поворота обрабатываемого шаржа радиуса " под действием силы Коориолиса на угол не менее 180 в однусторону. Поэтому длина полуокружностирабочей поверхности инструмента должна быть равна 2 Й", а радиус Р2 1 .Таким образом, при обработке шариков с сообщением им обкатывания поддействием среды под давлением под внутренней тороидальной рабочей поверхностиинструмента вращающегося вокруг оси,перпендикулярной оси симметрии эго рабочей поверхности, обеспечивается гарантироранное соприкосновение всей обраба801 М 6 ренней рабочей поверхности инструмента, воздействуя на них струей среды под давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества образ ботки, обработку производят инструментомс торовой рабочей поверхностью, которо му сообщают вращение относительно оси, перпендикулярной оси симметрии его рабочей поверхности. Способ центробежной обработки шари В ков цри которому их обкатывают по внуттываемой поверхности с поверхностью инструмента за один оборот шарика относительно оси инструмента. Увеличение рабочего усилия по сравнению с известнымспособом, периодическое изменение егопо модулю и направлению способствуетравномерному нанесению следов инструмеНта на всю обрабатываемую поверхность шариков и улучшению качества обрабатываемой поверхности. формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при акспертизе 1. Патент США2734317,кл. 51 т 73, опублик. 1953. 2, Авторское свидетельство СССР656811, кл. В 24 В 11/02, 1976.Подписное каз 1109 ВНИИ по де 1130357/18 Тираж 918ПИ Государственного комитета СССРлам изобретений и открытий