Способ обработки поверхностей вращения заготовок

(56) АвторскЬе свидетеМ 1450986, кл. В 24 В хнический институт сен илуц ССР89. ство /02,(54) СПОСОБ ОБРАБ СТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ЗА ТКИ ПОВЕРХНОТОВОК=30 О;Бщах=1 9; Г=М ыи иам щи =Свах Я, Вг - Ми В 1;р обрабатыв минимальн е максимально ов на осе ести бр ести групруги зов;элем скорость вращения- скорость резания.фиг, 1 изображено уции способа, продо2-то же, вид сбоку; нельного положения бемой поверхности иайнем верхнем полож На реалиэа на фиг. относит баты ва сил в кр строиство дляьный разрез; фи г. 3 - схема русков и обрадействующихении брусков; ЧппЧайвах,Г 1/щах ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к машиностроению, Может быть использовано при обработке точных наружных поверхностей вращения в деталях типа колец подшипников качения, гильз и т,пВ качестве прототипа наиболее близко по своей технической сущности и достигаемому эффекту подходит способ обработки, при котором абразивные бруски прижимают к обрабатываемой поверхности заготовки и сообщают брускам и заготовке вращение:Однако способ-прототип не обеспечивает требуемых производительности и качества обработки,Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки наружных поверхностей,Скорость вращения брусков для этого выбирают из условия щахг (2)(57) Использование: при обработке точных наружных поверхностей вращения в деталях типа колец подшипников качения. Сущность изобретения: грузы связывают с соответствующим бруском и устанавливают их с разных сторон обрабатываемой заготовки с возможностью совместного перемещения относительно последней. Бруски связывают между собой упругими элементами. Заготовку вращают в направлении вращения брусков. Скорость вращения брусков выбирают иэ приведенных условий. 4 ил,Ч=Ч+Ч,;А Б= 10 Ощи Я 0В = (Ми+ Мг)ГО - расчетн д ей поверхности;Оаи - среднее значениилия прижатия;Ошах - среднее значенусилия прижатия;Ми - масса брусков;М - масса грузов;Я - площадь проекциию плоскость;й 1 - радиус центра тяжИг - радиус центра тяж1-1 и Ег - силы упругостина фиг, 4 - то же, в крайнем нижнем положении брусков,Способ обработки поверхностей вращения заготовок в статике,Заготовка 1, например внутреннее кольцо шарикового подшипника, установлено в приспособлении, условно не показанном, внутришлифовального станка. Заготовка 1 имеет центральную ось Н симметрии, обрабатываемую поверхность 2, ось симметрии которой совпадает с осью Н. Заготовка 1 имеет также плоскость 1 Н 1 симметрии, перпендикулярную центральной оси 1-1 симметрии, Обрабатываемая поверхность 2 может иметь любую форму наружной поверхности вращения, например, форму наружной тороидальной поверхности, Инструмент состоит иэ брусков 3, 4, например, абразивных, корпуса 5, установленного на шпинделе 5 станка. Бруски 3, 4 закреплены в державках 7, 8, На державках 7, 8 закреплены серьги 9, 10 и проушины 11, 12, Серьги 9, 10 жестко, например, с помощью штифтов, соединены с колонками 13, 14. Колонки 13, 14 одним концом жестко закреплены с одним грузом 15, а вторым соединены по подвижной посадке с противоположно расположенным грузом 16, Проушины 11, 12 соединены с колонками 13, 14 по подвижной посадке, а посредством тяг 17, 18 жестко соединены с грузами 15, 16, Между серьгами 9, 10 и проушинами 11, 12 попарно расположены пружины 19, 20 сжатия. Грузы 15, 16 соединены с корпусом посредством направляющих 21, 22 и пружин 23, 24 растяжения и имеют возможность перемещаться по направляющим 21, 22, Одновременно с грузами 15, 16 державки 7, 8 вместе с брусками 3, 4 имеют возможность также перемещаться в радиальном направлении к и от оси Н, как единое целое. Таким образом, инструмент содержит две подвижные системы, имеющие возможность радиального перемещения к и от оси 1-1 относительно корпуса 5. Число подвижных систем зависит от числа брусков, Оно может быть и более двух, Первая подвижная система включает брусок 3, державку 7, серьгу 9, проушину 11, колонку 13, тягу 18, пружину 20, груз 16, пружину 24, Вторая подвижная система состоит из бруска 4, державки 8, серьги 10, пружины 12, колонки 14, тяги 19, пружины 21, груза 17, пружины 25, Величина грузов 16, 17 может быть увеличенэ за счет добавления грузов 26, 27 и емкостей 28, 29, заполняемых тяжелыми металлами, Бруски 3, 4 имеют рабочую поверхность 30 и хорду 31. Способ обработки в динамике. Передобработкой заготовку 1 устанавливают в приспособление, например, цанговый патрон, либо магнитный патрон с жесткими 5 опорами, условно не показанный. Инструмент корпусом 5 устанавливают на шпинделе 6 внутришлифовального станка аналогично установке планшайбы с шлифовальным кругом. Инструмент подбирают та- "0 ким, чтобы радиусы рабочей поверхности 30брусков 3, 4 в продольном, а также в поперечном направлении были равны соответствующим радиусам обрабатываемой поверхности 2 заготовки 1, Либо предвари- "5 тельно правят рабочую поверхность 30, Дляэтого перед обработкой бруски 3, 4 сдвигают к оси Н на нужное расстояние и фиксируют с помощью стяжки, условно не показанной, и правят их с помощью алмаз ного ролика либо алмазного карандаша, условно не,показанных, Совмещают оси вращения шпинделя 6 и инструмента с осью Н обрабатываемой поверхности 2 заготовки 1. Затем совмещают плоскость симмет рии рабочей поверхности 30 брусков 3, 4 сплоскостью 1 - 11 симметрии обрабатываемой поверхности 2 путем продольного перемещения, например, инструмента, со шпинделем 6 и шлифовальной бабкой (ус ловно не показанной). Включают вращениезаготовки 1, затем вращение ичструмента - брусков 3, 4 в том же направлении, что и направление вращения заготовки 1, При. этом частоты вращения заготовки и инстру мента выбираются такими, чтобы линейнаяскорость Ч брусков была в предварительно найденном интервале Чп и - Чща, а линейная скорость Чд заготовки была меньше Ч на величину выбранной скорости резания Чр.40 Итак, если заготовка 1 вращается по часовой стрелке с угловой скоростью ад, то и инструмент - бруски 3, 4 тоже по часовой стрелке с угловой скоростью ки, Под действием центробежной силы бруски 3, 4 вместе 45 с грузами в составе подвижных систем перемещаются в направлении к оси 1-1, пока не коснутся обрабатываемой поверхности 2, Подается СОЖД под давлением в зону контакта брусков 3, 4 и обрабатываемой по верхности 2, На каждый из брусков 3, 4 (фиг.3, 4) действуют следующие силы: Гм - сила веса системы инструмента (бруски 3, 4, державка 7, 8 и т.д.);Гм 2 - сила веса системы грузов 15, 16 (грузы 15, 16, грузы 26, 27, массы 28,29 и т.д.); Гц и Р 2 - центробежные силы, развиваемые системой инструмента и системой грузов, соответственно; Г 1 и Р 2 - силы упругости пружин 19, 20 и 23, 24, соответственно; Е - сила резанид,1794633 изменяется от Евп до Гва Также плавно изменяется и величина давления О,Определяют минимально допустимое значение Евп из условия обеспечения требуемого съема материала в единицу времени, т,е, тпебуемой производительности, Из этого условия определяет минимально допустимую линейную скорость Чвь (формула 1) и соответствующую частоту вращения брусков 3, 4.После подстановки составляющих и преобразований уравнение равновесия имеет вид10 Ови Я = (Ми+ Мг) Ц+ (Мг йг -(6) где пвп - минимально допустимая частотавращения инструмента,Она равна 10 ОвпЯ - Ми+Мг Я+ 1+Ег 30Пвп =(9) МгВг - МиЙ35где О - рассчетный диаметр обрабатывае-мой поверхности, м,Вводя обозначения А = 30 О; Бв 1 п =10 Ови Я; В =(Мг+ Ми) Я;Г = Мг Всг Ми Йс 1 получают обеспечения высокого качества поверхностного слоя, характеризующегося отсутствием прижогов на обрабатываемой поверхности 2.Преобразованное уравнение равновесия (4) имеет вид 40 Определяют максимально допустимуючастоту вращения 30 10 ОвехЯ + Ми+Мг+ 1+ Е 2 вах Мг Б 2 Ми Й 1(13) Уравнение равновесия бруска 3 или 4 в любой точке контакта с обрабатываемой поверхностью 2 выглядит так Г = ЕМ 1 з 1 и ви 1 + Емг з и ви г - Ец 1 + Ец 2 - Е 1 - Е 2. (3)Очевидным является наибольшее значение силы резания Е в верхнем положении брусков (фиг. 3). 10 Еп 1 ах = ЕМ 1 + Емг+Ецг-ЕЦ 1 -- Г 1 Г 2, (4) и наименьшее значение - в нижнем положенииЕвп = Ец 2 ЕМ 1 ЕМ 2 Ец 1- Е 1 - Гг. (5) В течение каждого оборота брусков 3, 4 вокруг заготовки 1 сила резания Е плавно Определяют минимально допустимуюлинейную скгрость инструмента. ,=+- Г С другой стороны, должно быть ограничено и верхнее значение линейной скоро сти Чп 1 ах инструмента (см. формулу 2) и, соответствующее ей значение частоты вращения пвах Они выбираются из условия и максимально допустимую линейную скорость инструмента 55. Ч =30 ОМг йг - Ми й 1 Ми Й 1)30 - Е 1 - Е 2,ЧвМ = Л О Пв 1 п, (8) 10Овах 8 = -(Ми + Мг)Я + (МгЙг ЧвахжОпвех(12)= 633 об/мин,20 пгпах =0,0115 45 Введя обозначение Бвах = 10 Ошах Я,получают Кроме того должны быть обеспечены допустимые значения шероховатости и волнистости, Этому могут противодействовать возникающие автоколебания. Одно направление вращения заготовки 1 и брусков 3, 4, а также периодичность изменения давления брусков в течение каждого их оборота обеспечивают отсутствие автоколебаний,Задаются требуемой скоростью резания Чр и находят необходимую линейную скорость Чд заготовки из условия(15) После окончания съема металла в течение заданного отрезка воемени выключают вращение инструмента с брусками 3, 4, Шпиндель 6 тормозят и останавливают. Бруски 3, 4 под действием пружин 19, 20 и 23, 24 отходят от обрабатываемой поверхности 2. При этом грузы 15, 16 перемещаются по направляющим 21, 22 корпуса 5, а серьги 9, 10 - вместе с колонками 13, 14, которые скользят в отверстиях 15, 16, Обе подвижные системы отходят от оси- . Величину радиального перемещения брусков 3, 4 выбирают такой, чтобы обеспечить съем заготовки 1 из приспособления, а также компенсировать их износ. После остановки вращения заготовки 1, выключения привода зажима ее в приспособлении заготовку 1 снимают со станка. Способ позволяет обрабат/ывать одновременно несколько заготовок несколькими брусками,Пример конкретной реализации. Необходимо обработать внутреннее кольцо шарикоподшипника с размерами обрабаФормула изобретения Способ обработки поверхностей вращения заготовок, при котором абразивные бруски прижимают к обрабатываемой поверхности заготовки и сообщают брускам и заготовке вращение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки наружных поверхностей, берут грузы, каждый из которых связывают с соответствующим бруском,тываемой поверхности О = 55 мм, ширина желоба Ь = 14 мм, Выбирают минималь- ное значение среднего давления Оюи = =0,05 кг/см 2, и соответственно максималь ное значение Свах = 0,50 кг/см, Определяют площадь Я = Ь= 14 47,63 = 666,84 мм =6,67 см; массу системы инструмента - брусков Ми = 3,51 кг; массу системы грузов Мг = = 2,5 кг, радиусы центров масс, В 1 = 75 мм = 10 =0,075 м; Я 2 = 102 мм = 0,105 м; силы упругости пружин; Р 1= 53 Н, Ру = 53 Н; ускорение силы тяжести ц = 9,8 м/с .Определяют минимально и максимально допустимые частоты и скорость враще ния инструмента- 9550,2730 - 0,2625= 1254 об/мин,Чпь = 109,3 м/мин, Чтах = 216,5 м/мин.Принимают окружную скорость брусковЧ = 200 м/мин, а скорость резания Чр =. и необходимую для этого частоту ее вращенияЧ 1000 80 1000ид - д --- З-//д-б 5 - 463 об/мии,35 Принимают по станку действительную частоту вращения заготовки пд = 470 об/мин иинструмента пи = 1200 об/мин, После обработки поверхности желоба указанного кольца огранку уменьшают с 2,5-3,8 мкм до40 0,3-0,9 мкм, Способ обработки позволяет посравнению со способом-прототипом повысить точность на 60%, производительностьна 40%. и устанавливают их с разных сторон обрабатываемой заготовки с возможностью совместного перемещения относительно последней, бруски связывают между собой упругими элементами, заготовку вращают в направлении вращения брусков, а скорость вращения брусков выбирают из условияЧпиЧЧви/д / ./,1/Ь///=Е // ///Г+ЧА = 30 Д; Бгп 1 п = 10,0 вах Я;Бгпо = 10 Овах Я;В = (Ми + Мг) д, Г = Мг В 2 - Мий 1 О - расчетный диаметр обрабатываемой поверхности;Ол - среднее значение минимального усилия прижатия; Огпа - среднее значение максимального усилия прижатия,Ми - масса брусков;Мг - масса грузов;Я - площадь проекции брусков на осевую плоскость;В 1 - радиус центра тяжести бруска;й 2 - радиус центра тяжести грузов;Р 1 и Г 2-силы упоугости упругих элементов;Ч - скорость вращения детали;Чр - скорость резания,. Бучок Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС35, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 аказ 676 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035,Москва, цкийКорре