Способ суперфинишной обработки поверх-ностей деталей вращения

Союз Сфветскид Сфцналнстичесник РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 1 802004(22) Заявлено 280878 (21) 2659837/25-08с присоединением заявки Мо(51 з В 24 В 35/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(71) Заявите Специальное конструкторское бюро по шлифовального оборудовани(54) СПОСОБ СУПЕРФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ВРАЩЕНИЯ инструм электро 2"30 кг струмен нитрида мния и делахдля ин- ического спер игае инст брус уковы дела 1 д лие й выбирают в ц с амплитудо а номинальное Изобретение относится к области финишной обработки поверхностей вращения, например, подшипниковых колец,Известен способ суперфинишной обработки поверхностей деталей вращения при котором деталь вращают, а инструмент прижимают к ней и перемещают вдоль образующей обрабатываемой поверхности, при этом инструменту задают ультразвуковые колебания и низкочастотное осциллирующее движение (1) В известном способе усилие прижима инструмента к детали задается ,беэ учета геометрии образующей обра батываемой поверхности, а требуемая геометрия (выпуклость) обеспечивается выстоями инструмента в концах хода, что не обеспечивает получени требуемой геометрической формы.Целью изобретения является обе чение требуемой геометрической фо мы иэделия.Поставленная цель дост тсятем, что усилие прижатия рументизменяют в пределах хода ка, при этом частоту ультразв х колебани пре х 18-44 кг йот о 10 мкм, уси прижим ента из карбида крекорнда задают в пр/см и 20-100 кг/смта из алмазов и куббора.На фиг, 1 представлен эскиз детали и профили образующих обрабатываемой поверхности; на фиг. 2 - компоновка устройства для осуществления способа; на фиг. 3,4 и 5 - модификации устройства; на фиг. б - график зависимости между съемом металлаи амплитудой ультразвуковых колебаний.Сущность способа поясняется фиг.1,на которой в верхнем левом углу предстален эскиз детали, в данном случаевнутреннего кольца конического роликового подшипника с образующей 2 О обрабатываемой поверхности АБ, атакже инструмента, и изображены вувеличенном масштабе профили заготовок, детали после пробной обработки и заданный профиль детали.Укаэанные профили представлена впрямоугольных координатах, прн этомна оси абсцисс отложены абсциссыХ текущих сечений детали в интервале от хо (точка А) до х, (точка Б)а по оси ординат - радиальные поло 80200410 40 жения точек соответствующих профилей; масштаб по оси ординат примерно,на два порядка больше. масштаба пооси абсцисс.Заданны профиль АБ детали по условилм работы подшипников долженбыть прямолинейным или выпуклымв пределах допуска на размер готовой детали. Профиль заготовки отстоитот заданного профиля на величину Ь;припуска, которая задается из условия удаления дефектного слоя, обусловленного условиями предварительнй обработки (шлифования),Для осуществления обработки деталь приводят во вращение, к подлежащей обработке поверхности упругоприжимают инструмент, которому сообщают знакопеременное движение подачи вдоль образующей А-Б, и сообщаютколебания, с частотой 18-44 кгц иамплитудой 1-10 мкм. Кроме того,инструменту может сообщаться движение низкочастотного осциллированиявдоль образующей А-Б, например, счастотой порядка 2-;50 1/сек и амплитудой 0,1-3 мм. Номинальное усилиеприжатия инструмента задают из условия обеспечения максимальной производительности, это усилие составляет 2-;30 кгс/см для инструментовиз карбида кремния и электрокорундаили 20 в 1 кгс/см для инструментаиз алмазов и кубического нитридабора. В ходе обработки усилие прижатия выдерживают номинальным научастках с максимальным расстояниемЬ, между проФилем заготовки и заданным профилем детали; на остальныхучастках это усилие снижают в функцииот теКущей разности съема при номинальном режиме и заданного съема вданном текущем сечении Х;,Режим такого уменьшения усилия прижатия возможно осуществить следующим образом.Предварительно при номинальном режиме обрабатывают, по меньшей мере, одну пробную деталь, предпочтительна обработка пробной партии, позволяющая исключить случайные погрешности индивидуальных заготовок. Заготовки замеряют перед обработкой, а готовые детали - после пробной обработки; это позволяет определить соответствующие профили (верхняя и нижняя линии на фиг. 1) и для каждого из текущих сечений Х; определить Фактический съем Ь. Далее, в функции от текущей разности ( Ь - 6 ) съема при номинальном режиме и заданного съема определяют велйчину уменьшения усилия прижатия для данного сечения Х.Возможно также вести обработку с непрерывным измерением радиуса в текущем сечении Х и заданием величины уменьшения номинального усилия прижатия инструмента к детали.Функции от подлежащего удаленияприпуска в каждом сечении.Обработку возможно вести с изменением усилия прижатия инструментапри его движении в одном направлении и поддержанием его постояннымпри обработном движении, эта модификация способа осуществима при подаче инструмента под острым угломк образующей.Устройство для осуществления способа при суперфинише детали 1 содержит (см, фиг, 2) шпиндель 2 и прижатый к обрабатываемой поверхности 3инструмент - абразивный брусок 4,который наклеен на оправку 5, закрепленную в магнитострикционном преобразователе ультразвуковых колебаний 6, подключенном к УЗ-генератору7. Преобразователь 6 жестко соединенс пинолью 8, смонтированной в направляющих 9 суппорта 10 и жесткосвязанной с поршнем гидроцилиндра11. Направляющие 12 продольного ходасуппорта 10 параллельны образующейповерхности 3, направляющие 9 перпендикулярны направляющим 12. Кцилиндру 11 подключен трубопровод 13.На суппорте 10 смонтированы такжегидроцилиндр 14 с поршнем 15 жесткосвязанным со штоком 16. Гидроцилиндр14 соединен с гидросистемой станкачерез трубопровод 17 (отверстие18) и со сливным трубопроводом 19,На конце штока 16 закреплен ролик 20,прижатый к неподвижному копиру 21с регулируемым проФилем, закрепленному на станине станка,В модификации на Фиг. 3 устройствосодержит датчик 22 формы образующейповерхности 3, установленный накронштейне 23, вычислительный блок24, задатчик 25, усилитель 26 и реверсивный двигатель 27, на валукоторого закреплена шестерня 28,соединенная с зубчатой рейкой 29,жестко связанной со штоком 16.Модификация по фиг. 4 снабженадросселем 30 и обратным клапаном 31;кроме того, направляющие 12 составляют острый угол с образующей поверхности 3 детали 1.В модификации устройства по Фиг.5предусмотрен кран 32 с рычагом-рукояткой 33, кран 32 закреплен на суппорте 10 и удерживается в среднемположении пружинами 34. Неподвижныеупоры 35, смонтированные на станинестанка, взаимодействуют с рычагомрукояткой 33.Устройство работает следующим образом.шпиндель изделия Э (фиг. 2) сзакрепленной деталью 1 приводят вовращение; суппорту 10 сообщают движение осцилляции и продольной подачи. Включают ультразвуковой генератор 7 и посредством преобразователя6,с опракой 5 сообщают ультразвуковые колебания инструменту 4, Потрубопроводам 17 и 13 подают жидкость в гидроцилиндр 11 и прижимаютинструмент 4 к детали 1, перемещаяпиноль 8 в направляющих 9. Силаприжатия инструмента пропорциональнадавлению жидкости в гидроцилиндре 11.Оно зависит от степени перекрытияотверстия 18 поршнем 15. При полностью закрытом отверстии 18 оно наибольшее и равно давлению в гидросистеме, которое устанавливается напорнымзолотником, не показанным на рисунке,а при полностью открытом - наименьщее, Степень перекрытия отверстия 18зависит от перемещения поршня 15 и 5штока 16 при обкатывании ролика 20по копиру 21. При переменной Формекопира 21 изменяется степень перекрытия отверстия 18 при продольной подаче суппорта 10, соответственноизменяется усилие прижатия инструмента, Форму копира настраивают по результатам обработки пробных деталей.Устройство, изображенное нафиг. 3, работает аналогично. Сигналс датчика 22 и задающего программногоустройства 25 обрабатывают в вычислительном устройстве 24, котороевырабатывает команду, поступающуючерез усилитель 26 на исполнительный элемент 27. Исполнительный эле- ЗОмент 27, поворачивая шестерню 28,перемещеет рейку 29 и жестко связанный с ней шток 16; остальные элементы рабстают так же как в модификации по фиг. 2. 35 В модификации устройства, изображенной на фиг. 4, продольная подача суппорта 10 под углом к образующей поверхности 3 вызывает перемещение в 40 радиальном направлении инструмента 4 и связанного с ним поршня гидро- цилиндра 11, При продольной подаче слева направо поршень выталкивает жидкость из гидроцилиндра 11 чеРез 45 дроссель 30 и давление в гидроцилиндре возрастает; при продольной подаче справа налево жидкость поступает в гидроцилиндр 11 через дроссель 30 из трубопровода 17 и давление 50 на поршень уменьшается. Таким образом, сила прижима бруска 4 к детали 1 на правом краю поверхности 3 меньшечем на левом, Клапан 31 работает при отскоке инструмента 4 после окончания обработки,В модификации устройства по фиг,5при продольной подаче суппорта 10происходит переключение крана 32 приустановке рукоятки 33 на упор 35,При этом трубопровод 13 отсоединяется от слива (через отверстия 18 и19) и давление в гидроцилиндре 11увеличиваетсяВозможны другие модификацииустройств, например, с использованием пневмоподжима инс=румента вместогидроподжима. Переменное давлениена брусок можно создавать посредствомпружины,Предлагаемый способ управленияпрофилем может быть использован нетолько при ультразвуковом суперфинише, но и любом другом способесуперфиниша, когда наблюдается однозначное соответствие между давлением бруска и съемом металла.Использование описанного способапозволяет повысить геометрическуюточность обрабатываемых деталей,Формула изобретенияСпособ суперфинишной обработки поверхностей деталей вращения, прикотором деталь вращают, а инструмент прижимают к ней и перемещаютвдоль образующей обрабатываемойповерхности, при этом инструментузадают ультразвуковые колебания инизкочастотное осцилирующее движение, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью обеспечения требуемойгеометрической формы иэделия, вдольобразующей поверхности усилие прижатия инструмента изменяют в предках одного хода бруска, при этомчастоту ультразвуковых колебанийвыбирают в пределах 18-44 кгц самплитудой от 1 до 10 мкм, а номинальное усилие прижима инструментаиз карбида кремния и электрокорнда задают в пределах 2-30 кг/сма для инструмента из алмазов и кубического нитрида бора - 20-100 кг/см .Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Мазальский В.Н, Суперфинишныестанки. Л., "Машиностроение", 1974с. 17,52-53, 802004