Способ базирования цилиндрических деталей и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоеетскмкСоциплистическкаРеспублик(51)М. Кд,(22) Заявлено 21.03.78 (21) 2592980/25-08 с присоединением заявки Лф В 23 0 3/14В 24 В 5/34Р 16 С 27/02 Гоаудорстввнный комитет СССР(28) Приоритет Опубликовано 05.06,80. Бюллетень М 21 по делам изобретений и отнрытий(72) Автор изобретения А, В. Быховцев Московское специальное конструкторское бюро автоматических линий и специальных станков(54) СПОСОБ БАЗИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ с1Изобретение относится к станкостроению,в частности к способам и устройствамдля базирования деталей при их обработкена метал.лорежущих станках и при контроле на прибо.рах и может быть использовано, например длябазирования колец подшипников качения игильз двигателей внутреннего сгоранйя при обработке на круглошлифовальных станйнах.Известен способ базирования цилиндрических деталей, использующий гидростатическийпринцип базирования,Устройство для осуществления этого способа имеет неподвижную гидростатическую опору,позволяющую базировать детали без вращенияопоры и деформации деталей.В известном способе деталь фиксируют восевом направлении и взвешивают над жесткойцилиндрической оправкой путем подачи текучейсреда (жидкости или газа) под давлением взазор между деталью и неподвижной жесткойцилиндрической оправкой,Недостаток известного способа заключается. в том, что наличие геометрических погрешнос.тей, например некрутлости базовых поверхнос. 2тей тонкостенных деталей, приводит к повышенной деформации последних и к ухудшению геометрии обрабатываемой поверхности, т.е. к некруглости или овальности, При базированиитолстостенных деталей наблюдается переменнаяжесткость базирования и направления силы резания, т,е. радиальные жесткости базированиядеталей по периметру каждого поперечного сечения сильно разливаются между собой, что 1 Отакже приводит к некруглости илй овальнойобрабатываемой поверхности деталей.Устройство для осуществления данного способа представляет собой гидростатическую опору с осевым упором и неподвижной, жесткой 5цилиндрической оправкой, имеющей подводя"щие каналы для подачи текучей среды в зазормежду оправкой и деталью 11.Однако устройство не обеспечивает точногобазирования деталей из.за влияния неточностиих базовых поверхностей наформу тонкостенных деталей и на жесткость базирования толсто.стенных деталей.Целью изобретения является повышениеточности путем уменьшения возникающих из-за3 738геометрических погрешностей базовых поверхностей деталей деформации тонкостенных деталей и неравномерности радиальной жесткостибазирования по периметру каждого поперечногосечения толстостенных деталей,Цель достигается тем, что в предлагаемомспособе базирования цилиндрических деталейвключающем такие операции, как фиксирование деталей в осевом направлении и взвешивание их над цилиндрической оправкой путем 1подачи текучей среды (жидкости или газа) поддавлением в зазор между деталью и оправкой,производят выравнивание величины зазора междудеталью и оправкой по периметру в каждом ихпоперечном сечении путем деформации оправкипод действием давления текущй средьь.Для осуществления, предлагаемого способаустройство выполнено в виде гидростатическойопоры, имеющей неподвижную цилиндрическуюоправку с осевым упором, подводящими каналами для подачи текучей среды в зазор междуоправкой и деталью. Для повышения точностибазирования за счет уменьшения деформациитонкостенных деталей и неравномерности радиальной жесткости базирования по периметру каждого поперечного сечения толстостенных деталей,в предлагаемом устройстве оправка выполненав виде, по крайней мере, одной тонкостеннойполузакрытой оболочки, жестко и консольнозакрепленной на неподвижном цилиндрическомстержне и имеющей толщину, меньшую толщиныстенки базируемой детали,Кроме того, для повышения устойчивостиоправки между оболочкой и стержнем со стороны открытого конца оболочки установлено эластичное уплотнение, образующее замкнутую кольцевую полость между оболочкой и стержнем,Кольцевая полость сообщается с подводящимиканалами,Подводящие каналы могут быть выполненыв стенке оболочки и в виде дроссельиых отверстий, что обеспечивает возможность повышения жесткости при работе оправки на текучейгазовой среде.На фиг, 1 - 3 показаны схемы и устройствобазирования коротких деталей типа колец; нафиг. 4 - 6 - схемы и устройство базированиядлинных деталей типа втулок; на фиг. 7 - сечение А-А на фиг, 1 - 6 (представлена схема де.формирования деталей и оправки при базиро вании тонкостенных деталей типа колец иливтулок в одном из сечений (левом); на фиг.8сечение Б.Б, на фиг. 4 - 6 (изображена схемадеформации деталей и оправки при базировании тонкостенных деталей типа колец или втулок в другом их сечении (правом). Способ базйрования заключается в том, чмдеталь 1 помешают на цилиндрическую оправ. 826 4ку 2 и базируют в осевом направлении с помощью упора 3, После чего в зазор Я подаютпод давлением Ртекучую среду (жидкостьили газ). При этом давление в зазоре 8 междудеталью 1 и оправкой 2 распределяется по пе.риметру каждого поперечного сечения пропор.ционально величинам зазоров. Например, приовальном отверстии базируемой детали давления в двух точках в зазорах 8, и Яг, изме.0 ренных вдоль разных взаимно перпендикуляр.ных диаметров оправки, будут пропорциональны величинам этих зазоров. Неравномерностьдавления в зазорах 8, и Яг уменьшают за счетдеформирования оправки 2, используя текучую15 среду между оправкой 2 и деталью 1, тем самым осуществляется выравнивание зазоров 8,и Яг (фиг, 7),Так, при базировании тонкостенных деталей за счет давления текучей среды произво.20 дится деформирование оправки 2 в сеченииА-А на величины т, и тг в разных взаимноперпендикулярных направлениях. Деталь дефор.мируется при этом на незначительные величины К, и Кг в тех же направлениях (фиг. 7).25 В другом сечении Б-Б тонкостенной деталии оправки производится выравнивание радиальных зазоров 8 з и 84 (фиг.8) за счет деформирования оправки 2 на величины тэ и т 4,а детали на величины Кз и К 4 В результате30 чего происходит выравнивание радиальныхзазоров 8, и Яг, Яз и 84, соответственнов сечениях А-А и Б-Б оправки 2 и детали 1,т.е. после базирования в сечении А-А зазорЛ8, становится примерно равным зазору Яг, а вЛ35 сечении Б-Б зазор Яэ становится равным зазоЛру 8. При этом за счет деформирования оп.равки 2 давлением текучей среды детали 1деформируются на незначительные величины К 1,Кг Кз К 440 Таким образом, происходит как бы копирование оправкой 2 формы базового отверстиядетали 1, причем при этом снижается деформация детали 1, взвешенной над оправкой 2 с помощью текучей среды, Следовательно, повыша 45 ется точность базирования за счет снижения деформации тонкостенных деталей из-за геомет.рических погрешностей их базовых поверхнос.тей, например разной овальности отверстия де.тали в различных сечениях,50 При базировау толстостеннйх деталейза счет давления текучей среды осуществляютдеформирование только оправки 2, при этомобеспечивается повышение точности базирования за счет уравнивания зазоров и давлений взазорах в различных сечениях детали и оправки, т,е. за счет снижения неравномерности радиальной жесткости базирования в каждом поперечном сечении толстостенных деталей, выз.826 6Деталь 1 взвешивается над оправкой 2 и фиксируется, в осевом направлении упором 3. Текучая среда может подаваться и в замкнутые кольцевые полости 8 и 11 между оправкой 2, стержнем 6 и уплотнениями 7 и 10. При этом распределение давления в зазоре между оболоч.кой и деталью по периметру каждого из поперечных сечений детали и оправки определяет.ся в основном геометрией отверстия детали, В результате неравномерного давления в зазоре по периметру каждого поперечного сече,ния детали и оправки происходит одновременная деформация оболочки оправки 2 и тонкостенной детали 1, причем величины их дефор:мации обратно пропорциональны их жесткостям.Поэтому с целью уменьшения деформации детали желательно тонкостенную полузакрытую оболочку выполнять с толщиной, меньшей толщины базируемой детали. Минимальная толщи-.на стенок оболочки определяется из условий устойчивости ее под действием сжимающих сил и жесткости на изгиб при нагружении ее через деталь силами, например при базировании детали на круглошлифовальном станке.В результате деформации оболочки деформа ция тонкостенных деталей уменьшается, что обеспечивает повышение точности базирования тонкостенных деталей и получение хорошей цилиндричности при обработке их наружных поверхностей, например на круглоовальном станке.При базировании толстостенных деталей спогрешностями геометрии их базового отверстия деформируется за счет давления текучей среды только тонкостенная оболочка оправки 2.В этом случае происходит выравнивание зазоров по периметру каждого поперечного сечения оправки и детали, следовательно, выравнивается и давление во всех точках зазора в каждом поперечном сечении оправки и детали. Это обеспечивает повышение точности базирования толстостенных деталей за счет уравнивания давлений и уменьшения неравномерности радиальной жесткости по периметру каждого поперечного сечения детали и оправки. Для повышения устойчивости тонкостенной оболочки и обеспечения возможности использования повышенного давления текучей среды в зазоре между деталью и оболочкой оправки используют оправки с ус.тановленными между свободными концами оболочек эластичными уплотнениями 7 и 10 (фиг.2 и 3; фиг. 5 и 6), В таких опорах оправка деформируется под деиствием разницы внешнего(в зазоре) и внутреннего (в кольцевой полости) давлений. 5 738ванной геометрическими погрешностями ихбазовых поверхностей, например разной овальности отверстия детали в различных сечениях.Устройство для базирования цилиндричес.ких деталей, например при обработке деталейна круглошлифовальном станке, выполненов виде гидростатической опоры (фиг, 1 - 6),содержащей неподвижную цилиндрическуюоправку 2, осевой упор 3 и подводящие каналы 4 и 5. Оправка 2 имеет форму тонкостенной цилиндрической полузакрытой оболочки,жестко и консольно закрепленной на цилиндрическом стержне 6, на котором также можетбыть укреплен и осевой упор 3,Для базирования короткихдеталей типа 1 чколец могут быть использованы гидростатичес- .кие опоры (фиг. 1 и 2), а также гидростатическая опора (фиг, 3). Для устойчивости оправки 2 может быть установлено эластичноеуплотнение 7, образующее замкнутую кольцевую полость 8 между оправкой 2 и стержнем 6,соединенную с подводящими каналами 5. Гидростатическая опора (фиг. 3) также имеет уплотнение 7, образующее замкнутую кольцевую полость 8 между оправкой 2 и стержнем 6, подводящие каналы 9 выполнены в тонкостеннойоболочке и в виде дроссельных отверстий, причем подводящие каналы 5 и 9 соединены скольцевой полостью 8.Длинные детали типа колец могут базиро рваться на гидростатических опорах (фиг. 4 и 5),а также гидростатической опоре (фиг. 6).Такие опоры отличаются от соответствующихопор для базирования коротких деталей толькоколичеством элементов. В них цилиндрическаяоправка 2 выполнена в виде двух полузакрытых тонкостенных оболочках консольно и жест.ко закрепленных на стержне 6, Для устойчивости оправки 2 между свободными концамитонкостенных оболочек и стержнем 6 установлены "эластичные уплотнения 7 и 10, образующие замкнутые кольцевые полости 8 и 11,соединенные с подводящими каналами 5(фиг. 5), Гидростатическая опора (фиг. 6) также имеет уплотнения 7 и 10, образующие замкнутые кольцевые полости 8 и 11, соединенныес подводящими каналами 5 и 9, Подводящиеканалы 9 выполнены в тонкостенных оболоч.ках и в виде дроссельных отверстий. Дляуменьшения деформации базируемых деталейоправка 2 имеет толщину стенки, меньшуютолщины стенки деталей.Предлагаемые гидростатические опоры ра.ботают следующим образом.После помещения детали 1 на оправку 2в зазор между оправкой и деталью подаетсяпо подводящим каналам 4, 5 и 9 текучая1среда (жидкость или газ) под давлением Р. Это обеспечивается тем, что текучая средаподается под давлением Рн как в зазор междуоболочкой оправки 2 и деталью 1, так и в738826 7кольцевые полости 8 и 11, образованные оболочкой, стержнем и эластичными уплотнениями. При этом давление изнутри оболочки нагружает ее равйомерно распределенной силой по всей поверхности, а давление снаружи распределяет.ся неравномерно, в соответствии с переменной величиной зазоров по периметру каждого поперечного сечения оправки и детали. Под действи. ем результирующей нагрузки от этих давлений происходит деформация тонкостенной оболочки 10 оправки 2 (фиг. 7 и 8).Гидростатические опоры (фиг. 3 и 6) работают на.текучей среде в виде газа, причем по-. дача газа в зазор между оправкой и деталью осуществляется через подводящие каналы 9, вы полненные в тонкостенной оболочке и в виде дроссельных отверстий. Этим повышается жесткость устройства,При вращении детали на опорах волна деформации оболочки оправки 2 перемещается 2 р вместе с перемещением геометрического рисунка, например овала, формы базового отверстия детали.Таким образом, вращающаяся деталь является как. бы генератором волн в теле оболочки. 25 При этом обеспечивается постоянная эквидистантность профилей оболочки оправки 2 ибазового отверстия детали в любом ее утловом положении (фиг. 7 и 8).Следовательно обеспечивается постоянная ра- Зо диальная жесткость детали и оправки при пово.роте детали на 360 в направлении подачи шли. фовального круга при обработке детали на круглошлифовальном станке. Это позволяет повысить точность обработки.35 Предлагаемый способ и устройство базирования цилиндрических деталей позволяет повысить точность базирования как тонкостенных, так и толстостенных деталей за счет уменьше 40 ния деформации тонкостенных и повышения равномерности радиальной жесткости толстостенных деталей, компенсируя геометрическими погрешностями базовых поверхностей (отверстия) этих деталей. В результате чего при обработке45 деталей, например на крутлошлифовальном станке с использованием предлагаемого способа и устройства повышается точность (цилиндричность) шлифуемых поверхностей деталей более, чем в 2 раза. Формула изобретения1. Способ базирования цилиндрических де.талей, заключающийся в том, что детали фик.сируют в осевом направлении и взвешиваютих над цилиндрической оправкой путем подачи текучей среды (жидкости или газа) поддавлением в зазор между деталью и оправкой,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности базирования путем умень.шения возникающих из-за геометрических погрешностей базовых поверхностей деталей, деформации тонкостенных деталей и неравномерности радиальной жесткости базирования попериметру каждого поперечного сечения толсто 1 стенных деталей, производят выравнивание величины зазора между деталью и оправкой попериметру в каждом их поперечном сечении путем деформации оправки под действием давления текучей среды.2, Устройство для осуществления способа базирования цилиндрических деталей по п. 1, например при обработке их на круглошлифовальном станке, представляющие собой гидростатическую опору, содержащую неподвижную цилиндрическую оправку, осевой упор и подводящиеканалы для подачи текучей среды в зазор между оправкой и деталью, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оправка выполнена в виде,по крайней мере, одной тонкостенной полуза.крытой оболочки, жестко и консольно закрепленной на неподвижном цилиндрическом стержне и имеющей толщину, меньшую толщиныстенки базируемой детали,3. Устройство но п, 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения устойчи.вости оправки, между оболочкой и стержнемсо стороны открытого конца оболочки установлено эластичное уплотнение, образующее замкнутую кольцевую полость между оболочкой истержнем, а подводящие каналы сообщаютсяс этой полостью.4, Устройство по п, 3, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения его жесткости при работе оправки на газовой среде,подводящие каналы выполнены в стенке оболочки и в виде дроссельных отверстий.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Яо 3209494,-кл. 51/103,738826 Составитель И. Шевелькоктор М, Недолуженко Техред Л.Теслюк ост орректо Тираж ЦНИИПИ Государстве по делам иэобретени 113035, Москва, Ж1160 нного комитета ССС й и открытий Раушская наб., д.акаэ 2994 одписноеР иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,