RU1803310C - Способ обработки отверстий - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к машиностроению, может быть использовано при обработке точных закрытых отверстий в детал х типа колец подшипников качени , гильз и др. Сущность изобретени : вращательное движение инструмента начинают после ввода инструмента внутрь закрытой поверхности детали и совмещени  плоркостей симметрии закрытого отверсти  детали и рабочей поверхности инструмента, перпендикул рных оси их вращени . Радиальное перемещение подвижных брусков осуществл ют посредством центробежной силы, развиваемой подвижными брусками. Причем используют инструмент с возможностью самоперемещени  подвижных бру- скор относительно закрепленного на шпинделе корпуса инструмента. Окружную Изобретение относитс  к машиностроению , Может быть использовано при обработке точных закрытых отверстий в детал х типа колец подшипников качени , гильз и Др. Цель изобретени  - повышение производительности и точности процесса обработки . На фиг, 1 изображено относительное по- ложе.ние детали и инструмента до начала вращени  подвижных брусков: на фиг.2 - то скорость инструмента V выбирают по зависимост м Vmin V Vmax Vmin А V ( Bmln + В + Р„.ж. ) 9ШГ ; Г Vmax - А уЧЕтах-В-РТп.ж.)-900, Г Где А Я- D, Bmln 10 Qcpmln S , Бтах Юх xQcpmax S, В Ми д, Г Ми-Л2. Rc, D - диаметр закрытого отверсти , Ми - масса инструмента, кг; РП.Ж. сила упругости возвратной пружины; Н, S - площадь проекции рабочей поверхности инструмента на плоскость его хорды, см , RC - радиус расположени  центра масс инструмента, м. Gcpmin и Qcpmax средние давлени  подвижных брусков на поверхность закрытого отверсти , соответственно наименьшее значение, обеспечивающее требуемую производительность , и наибольшее значение, обеспе- чивающе е отсутствие прижогов, и по величине превосход щую окружную скорость обрабатываемой детали на величину скорости резани ; детали сообщают вращательное движение, по направлению совпадающее с .направлением вращени  инструмента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. же, продольный разрез; на фиг.З - то же, при вращающемс  инструменте со схемой движений и действующих сил (разрез Б-Б) на фиг. 1); на фиг.4 - то же, продольный разрез . Способ обработки отверстий в статике. Деталь 1, например кольцо роликоподшипника , установлено в приспособлении, условно не показана, внутри шлифовального станка. Обрабатываема  поверхность 2 закрытого отверсти  имеет плоскость симел С 00 о OJ СА) о

Description

метрии М. перпендикул рную ее оси II-II. Инструмент состоит из корпуса 3, установленного на шпинделе 4 станка, и подвижных брусков 5. В данном случае число подвижных брусков 5 - два, а может быть и больше. Подвижные бруски 5 установлены на корпусе 3 посредством обоймы б и хвостовиков 7 и 8 и подпружинены пружиной 9. Подвижные бруски 5 установлены с возможностью самоперемещени  в радиальном направлении от оси II-I1 под действием центробежной силы, возникающей при вращении шпиндел  4 и инструмента, а в направлении к оси II-II - под действием силы упругости пружины 9. Имеетс  возможность регулировки центробежной силы подбором грузов 10,11, установленных на обоймах 6.Инструмент вместе со шпинделем 4 установлен так, что их ось вращени  совпадает с осью II-II детали , а плоскость симметрии рабочих поверхностей 12 подвижных брусков с плоскостью симметрии 1-1 обрабатываемой поверхности 2, Хордой подвижных брусков  вл етс  лини  13.

Способ обработки отверстий в динамике . В начале технологической операции деталь 1 устанавливают в патрон, условно не показанный, например, электромагнитный, на жестких опорах. Подбирают инструмент так, что радиус рабочей поверхности 12 подвижных брусков 5 был равен радиусу обрабатываемой поверхности 2 детали 1, либо прав т предварительно рабочую поверхность 12. Дл  этого до начала операции подвижные бруски 5 раздвигают от оси II-II на заданное рассто ние. Фиксируют их в раздвинутом положении с помощью распорки (условно не показанной) и прав т с помощью , например, алмазного ролика. Готовый к работе инструмент устанавливают корпусом 3 на шпинделе 4 станка аналогично установке шлифовальных кругов с планшайбой дл  внутреннего шлифовани , Совмещают ось вращени  шпиндел  4 и инструмента с осью II-II обрабатываемой поверхности 2 детали посредством перемещени  шпиндел  в поперечном направлении . Затем совмещают плоскость симметрии рабочей поверхности 12 подвижных брусков 5 с плоскостью симметрии М обрабатываемой поверхности 2 детали 1 посредством продольного перемещени  инструмента со шпинделем 4 и шлифовальной бабкой, условно не показанными. Это относительное осевое положение детали 2 и подвижных брусков 5 фиксируют, например, с помощью предварительно настроенных упоров. Включают вращение детали 2. Затем включают вращение инструмента - подвижных брусков 5 в том же направлении.

что и вращение детали. Скорость вращени  инструмента V предварительно рассчитывают так, чтобы она была в интервале Vmin...Vmax по приведенным выше зависимост м . Под действием центробежной силы подвижные бруски 5 перемещаютс  в радиальном направлении от оси II-II, пока не коснутс  обрабатываемой поверхности 2 детали 1. Подаетс  под давлением СОЖ.

Одновременно включают относительное осевое возвратно-поступательное перемещение подвижных брусков 5. Деталь 1 вращаетс , например, по часовой стрелке с угловой скоростью о|д. Инструмент, подвижные бруски 5, вращаетс  в том же направлении , что и деталь 1, с угловой скоростью ш . Линейна  скорость детали 1 выбираетс  меньшей линейной скорости инструмента на величину скорости резани . За каждый

оборот подвижных брусков 5 сила их давлени  периодически измен етс  от максимального до минимального значени . Как видно из схемы (рис.3), на каждый из подвижных брусков действует четыре силы:

FM - сила веса подвижного бруска 5, Н; Ри - центробежна  сила, Н; Рп.ж. - сила упругости пружины 9, Н; F - сила резани , Н. Они приложены к центру масс (точка С) подвижных брусков 5, расположенном на рассто нии радиуса Rc от оси вращени  И-И. Сила резани  различна дл  нижнего и верхнего положени  подвижного бруска. Она равна

F Ри - FM - Рп.ж. (3) - дл  верхнего положени ,

р ри + FM - Рп.ж. (4) - дл  нижнего положени .

Очевидно, что она минимальна дл  верхнего положени . Определ ют это минимальное значение из условий обеспечени 

требуемого съема материала в единицу времени , т.е. требуемой производительности.

Отсюда определ етс  и минимально допустима  скорость и частота вращени  подвижных брусков 5.

Уравнение равновеси  (3) дл  верхнего положени  подвижных брусков имеет вид

10аСр,п1п-5°Ми( Я3рт|п)-Яс- Ми-д- Рп.ж.

где nmin - минимально допустима  частота вращени  инструмента. Она равна

Пгшп

( 10 Qcpmin 5 + Ми 9 + Рп.ж. ) 900 (5) Ми Пг Rc

Минимально допустима  окружна  скорость Vmm инструментов равна

Vmin Я D nmin. (6)

2л

x /Qo cicpmTn ; s +Ми - 9 + Рп1ж.) :loO (6) Ми Я2 Rc

где D - диаметр обрабатываемого отверсти , м.

Введ  обозначени : А тг D; Bmin Юх xQcpmm S; В Ми . д; Г Мил2.рс, получают формулу (1)

уп,,п,АУ-(Бп.1п+ЫТ п.ж.)-900-.

Г

С другой стороны должно быть ограничено и верхнее значение скорости и частоты вращени . Они выбираютс  из услови  обеспечени  высокого качества поверхностного сло , характеризующегос  отсутствием прижогов на обрабатываемой поверхности 2.

Уравнение равновеси  (4) дл  нижнего положени  подвижных брусков

Ю Qcpmax-S MH-(%omaX)2Rc +

+ MM-g - Рп.ж.,

где Птах - максимально допустима  частота вращени  инструмента.

Она равна

Птах

У( 10 Осртах S + Ми g + Рп.ж. ) 900 (7) Ми Я-2 RC

Аналогично определ ют максимально допустимую окружную скорость Vmax инструмента

Vmax ЛГ-D-Pmax(8) Vmax Я-D X

хУ(10 Qcpmax S + Ми g + Рп.ж. ) 900 Ми Я2 Rc

Введ  те же обозначени , что были прин ты дл  Vmin, а также Бтах 10 Qcpmax s- получают формулу (2)

Vmax А V ( Рп.ж. ) 900 .

Кроме того, должны быть обеспечены допустимые значени  шероховатости и волнистости , которые могут быть не обеспече- нывследствие возникающих автоколебаний. Одно направление враще- ни  детали 1 и подвижных брусков 5, а также периодичность давлени  подвижных брусков в течение каждого из оборота в сочетании с применением подвижных брусков 5 с максимально возможной дугой и площадью

0

5

0

5

0

5

0

5

5

контакта с обрабатываемой поверхностью обеспечивают отсутствие автоколебаний.

Из сказанного вытекает, что задавшись требуемой скоростью резани  Vp, которую выбирают опытным путем (дл  ст. ШХ-15 инструментом из электрокорунда зернистостью М40 она была Vp 120-150 м/мин). можно найти необходимую скорость вращени  Vfl детали

VA V - Vp(9) и ее частоту вращени 

(10) После окончани  сьема металла в течение заданного времени вращение инструмента с подвижными брусками 5 выключаетс . Шпиндель 4 тормозитс  и останавливаетс . Подвижные бруски 5 под действием пружин 9 отход т от обрабатываемой поверхности 2 детали 1 в исходное положение. При этом величина радиального перемещени  подвижных брусков выбираетс  такой, чтобы обеспечить вывод инструмента из детали 1 в осевом направлении, а также компенсировать износ подвижных брусков 5. После вывода инструмента - подвижных брусков 5 из детали 1 и остановки вращени  детали 1, а также выключени  привода зажима детали 1, она (деталь 1) снимаетс  со станка.

Пример конкретной реализации. Обрабатывали наружное кольцо роликоподшипника типа 32310 с размерами обрабатываемой поверхности: диаметр D 97 мм, длина I 17 мм. Выбирают минимальное значение среднего давлени  Qc mm 0,03 кг/см и, соответственно, максимальное значение Qcpmax 0-57 кг/см . Определ ют: площадь S 70-17 1190 мм2 11.9 см2; радиус центра масс Rc 40 мм 0,04 м; ускорение силы т жести g 9,8 м/с ; массу инструмента (системы подвижных брусков) Ми 0,1 кг; силу упругости возвратной пружины Рп.ж. 1,2 Н. Определ ют минимально и максимально допустимые частоты и скорости вращени  инструмента

птщ

V( 10 003 11.9 +0.1 9,8 + 1.2 ) 900 0.1 3.14 2 0,04

«362 об/мин;

Птах

V ( 10 -0 57 11.9 - 0.1 -9.8 + 1.2 ) 900 0.1 3,14 2 0.04

Vmin

Vn

-1250 об/мин;   D-nmin

1000

Л: О Птах

110 м/мин; 380 м/мин.

1000

Принимают скорость резани  Vp 135 м/мин. Определ ют максимальную скорость детали VA 380 - 135 245 м/мин и необходимую дл  этого частоту ее вращени  1000 245 1000 „

,14 -97

П D «803 об/мин.

Claims (2)

1. Принимают по станку действительную частоту вращени  детали пд 800 об/мин. По- еле обработки закрытого отверсти  указанного кольца с выбранной выше скоростью инструмента при частоте его вращени  Птах 1250 об/мин и частоте вращени  детали пд 800 об/мин на токарном станке модели IK620 с помощью за вл емого способа получено отверстие, которое имело огранку Wr 0,4-0,1 мкм, волнистость WB 0,5-1,2 мкм, шероховатость Ra 0,45-0,6 мкм. До обработки эта поверх- ность имела: VW 2,96-4,04 мкм, WB 2,6- 3,6 мкм, Ra 0,8-1,25 мкм. При этом машинное врем  tM 30 с, штучное врем  1шт: 42 с были при снимаемом припуске 0,1 мм. Формула изобретени  1. Способ обработки отверстий, при котором заготовке и инструменту с подвижны- ми в радиальном направлении абразивными брусками сообщают враща- тельное движение и относительное осевое возвратно-поступательное перемещение, причем радиальное перемещение брусков осуществл ют посредством центробежной силы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и производительности процесса обработки, берут инструмент с подпружиненными в радиальном направлении относительно закрепленного на шпинделе корпуса абразивными брусками, а окружную скорость сообщаемого ему вращательного движени  выбирают из следующего услови 

   ,. V/(1Q Qcpmln S +Ми а + Рп.ж.) 900

   jj-. Q. ----------------- о----- ----------

   1ИИ Л L Rc

   JtD

   у

   /(10 ; Ocpmax S + Ми g + РП.Ж. ) 900

   9

   Ми Я2 Rc

   где VHH - окружна  скорость инструмента;

   D - диаметр обрабатываемого отверсти ;

   Ми - масса инструмента;

   Рп.ж. - сила упругости возвратной пружины:

   S - площадь проекции рабочей поверхности подвижных брусков на плоскость их хорды;

   Rc - радиус расположени  центра масс подвижных брусков,

   Qcpmin - среднее давление подвижных брусков на поверхность закрытого отверсти , обеспечивающее требуемую производительность;

   Qcpmax среднее давление подвижных брусков на поверхность закрытого отверсти , обеспечивающее отсутствие прижо- гов,

   при этом заготовке сообщают вращательное движение, по направлению совпадающее с направлением вращени  инструмента с окружной скоростью, выбранной из следующего услови 

   V3

   VV

   V

   рез

   где V3ar - окружна  скорость заготовки; VpS3 - скорость резани .
2. 2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что с целью расширени  технологических возможностей путем обеспечени  обработки закрытых поверхностей, вращательное движение инструменту сообщают после ввода инструмента внутрь заготовки и совмещени  плоскостей симметрии закрытого отверсти  заготовки и рабочей поверхности инструмента.