RU2058877C1

RU2058877C1 - Method for concurrent two-sided machining of conical part end faces

Info

Publication number: RU2058877C1
Authority: RU
Inventors: А.Н. Филин; И.А. Швидак; В.А. Николаев; В.Г. Рахчеев; С.А. Филиппов
Original assignee: Самарский государственный технический университет
Priority date: 1992-09-15
Filing date: 1992-09-15
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: precision grinding with concurrent removal of machining allowance from end faces of bearing cups. SUBSTANCE: method for concurrent two-sided machining of conical part end faces includes use of noncontinuous grinding wheels whose working areas of cutting projections are taken from the condition of constant proportion of working surface area of each wheel to the area of the respective surface to be ground. Grinding wheels are installed so that the distance between grinding wheels in horizontal plane at the inlet of blank exceeds the distance between the grinding wheel is selected according to the mathematic relation taking into account the sizes of blank heights and finished part and diameter of grinding wheel. EFFECT: higher efficiency. 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано для шлифования деталей, имеющих различные площади обрабатываемых торцов, например колец конических роликовых подшипников. The invention relates to abrasive processing and can be used for grinding parts having different areas of the machined ends, for example, rings of tapered roller bearings.

Известно техническое решение, в котором применяется устройство для двустороннего шлифования торцов цилиндрических деталей, которые перемещаются двумя шлифовальными кругами, развернутыми для снятия равномерного припуска на угол α [1]
Однако в случае применения данного устройства для двустороннего шлифования торцов деталей с различными площадями не обеспечивается синхронное (равномерное) удаление припуска с каждой торцовой поверхности, так как площади шлифовальных кругов равны между собой, но взаимодействуют эти одинаковые площади кругов с различными площадями обрабатываемых торцовых поверхностей. Следовательно, объем металла с обоих торцовых обрабатываемых поверхностей будет удален одинаковый (количество режущих зерен на обоих кругах одинаково, т. е. пропорционально их режущим поверхностям), а величина удаляемого припуска при этом различна. Наибольший припуск будет удален с поверхности с наименьшей площадью торцовой поверхности, а наименьший припуск будет удален с поверхности с наибольшей площадью торцовой поверхности.A technical solution is known in which a device is used for double-sided grinding of the ends of cylindrical parts that are moved by two grinding wheels deployed to remove uniform allowance at an angle α [1]
However, in the case of using this device for double-sided grinding of the ends of parts with different areas, synchronous (uniform) removal of the allowance from each end surface is not ensured, since the areas of grinding wheels are equal to each other, but these same areas of circles interact with different areas of the machined end surfaces. Consequently, the volume of metal from both end machined surfaces will be removed the same (the number of cutting grains on both circles is the same, i.e., proportional to their cutting surfaces), and the amount of removed allowance is different. The largest allowance will be removed from the surface with the smallest end surface area, and the smallest allowance will be removed from the surface with the largest end surface area.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является решение, в котором применяется станок для доводки деталей с различными площадями обрабатываемых торцов, снабженный для обеспечения равных технологических давлений на обрабатываемых торцах установленными в сепараторе смежными опорными кольцами, внутренний диаметр которых меньше диаметра бурта обрабатываемых деталей, а расположенные между двумя частями сепаратора пружины выполнены регулируемыми и усилие их выбрано из условия
P_i=

где P_i усилие одной пружины;
Q технологическое давление;
(S₁)_i площадь большого торца обрабатываемой детали;
(S₂)_i площадь меньшего торца обрабатываемой детали;
n количество деталей в наладке;
N количество пружины в наладке [2]
Однако этот станок не обеспечивает равномерного (синхронного) удаления припуска при одновременном шлифовании двух параллельных торцовых поверхностей с различными площадями. Здесь постоянные режущие площади шлифовальных кругов (сплошные рабочие поверхности и одинаковые диаметры) при равных технологических давлениях на обрабатываемые торцы взаимодействуют с различными площадями торцовых обрабатываемых поверхностей. Следовательно, при снятии одинакового объема металла с обеих сторон минимальный припуск будет удален с наибольшей площади торцовой поверхности, а максимальный припуск с наименьшей торцовой поверхности. Кроме того, данный станок может быть использован только для обработки деталей, имеющих бурт на одном торце, например внутренних колец конических роликовых подшипников, из-за применяемого устройства и не может быть применен для обработки безбортовых деталей, например наружных колец конических роликовых подшипников.The closest in technical essence to the invention is a solution in which a machine is used for finishing parts with different areas of the machined ends, equipped to ensure equal technological pressures on the machined ends, adjacent supporting rings installed in the separator, the inner diameter of which is less than the diameter of the shoulder of the machined parts, and located between the two parts of the separator, the springs are adjustable and their force is selected from the condition
P _i =

where P _{i is the} force of one spring;
Q technological pressure;
(S ₁ ) _{i the} area of the large end face of the workpiece;
(S ₂ ) _{i the} area of the smaller end of the workpiece;
n number of parts in commissioning;
N amount of spring in adjustment [2]
However, this machine does not provide uniform (synchronous) removal of stock while grinding two parallel end surfaces with different areas. Here, the constant cutting areas of grinding wheels (continuous working surfaces and the same diameters) with equal technological pressures on the machined ends interact with different areas of the machined surfaces. Therefore, when removing the same volume of metal from both sides, the minimum allowance will be removed from the largest end surface area, and the maximum allowance from the smallest end surface. In addition, this machine can only be used for processing parts having a shoulder at one end, for example, the inner rings of tapered roller bearings, due to the device used, and cannot be used for processing flat parts, for example, the outer rings of tapered roller bearings.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе двустороннего шлифования торцов конических деталей используют торцовые прерывистые круги, у которых рабочие площади режущих выступов выбирают из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности. The essence of the invention lies in the fact that in the method of double-sided grinding of the ends of the conical parts, endless broken circles are used, in which the working areas of the cutting protrusions are selected from the condition that the ratio of the working surface area of each circle to the area of the corresponding machined surface is constant.

Изобретение имеет следующие преимущества. The invention has the following advantages.

Использование кругов, имеющих прерывистую рабочую поверхность, позволяет избегать прижогов на обработанной поверхности. The use of circles having an intermittent working surface avoids burning on the treated surface.

Рабочие площади режущих выступов выбирают из условия постоянства отношения рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности. В результате этого на долю каждого зерна абразивных выступов кругов приходится один и тот же микрообъем удаляемого металла, что обеспечивает равномерное (синхронное) удаление припуска с обоих торцов (с различными площадями) детали и стабильную высокую точность обработки. The working area of the cutting protrusions is chosen from the condition that the ratio of the working surface of each circle to the area of the corresponding machined surface is constant. As a result of this, each grain of abrasive protrusions of the circles accounts for the same microvolume of the metal being removed, which ensures uniform (synchronous) removal of the allowance from both ends (with different areas) of the part and stable high precision machining.

На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг.2 положение шлифовальных кругов в вертикальной плоскости; на фиг.3 положение шлифовальных кругов в горизонтальной плоскости; на фиг.4 рабочие профили кругов для обработки соответствующих торцов детали. In FIG. 1 shows a diagram of a method; figure 2 the position of the grinding wheels in a vertical plane; figure 3 the position of the grinding wheels in the horizontal plane; figure 4 working profiles circles for processing the respective ends of the part.

Шлифовальные прерывистые круги 1 и 2 имеют чередующиеся режущие выступы 3 и 4 и впадины 5 и 6 соответственно. Выступы 3 и 4 кругов 1 и 2 закреплены на планшайбах 7 и 8. Выступы 3 и 4 имеют различные площади режущих поверхностей. Выступ 3 с большей режущей площадью в процессе шлифования взаимодействует с большей площадью обрабатываемой поверхности 9 детали 10, а режущий выступ 4 с меньшей рабочей площадью контактирует с меньшей площадью обрабатываемой поверхности 11 детали 10. Рабочие площади режущих выступов 3 и 4 кругов 1 и 2 выбирают из условия постоянства отношения площадей рабочей поверхности круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности 9 и 11 детали 10. Discontinuous grinding wheels 1 and 2 have alternating cutting protrusions 3 and 4 and depressions 5 and 6, respectively. The protrusions 3 and 4 of the circles 1 and 2 are fixed on the faceplates 7 and 8. The protrusions 3 and 4 have different cutting surfaces. The protrusion 3 with a larger cutting area during grinding interacts with a larger area of the machined surface 9 of the part 10, and the cutting protrusion 4 with a smaller working area is in contact with a smaller area of the machined surface 11 of the part 10. The working area of the cutting protrusions 3 and 4 of circles 1 and 2 is selected from conditions for the constancy of the ratio of the areas of the working surface of the circle to the area of the corresponding machined surface 9 and 11 of the part 10.

Шлифовальные круги 1 и 2 в вертикальной плоскости (фиг.2) параллельны между собой, а в горизонтальной плоскости каждый из кругов смещен на угол α, обеспечивающий равномерный съем припуска Z при прохождении детали всей зоны обработки от точки входа заготовки (точка А) с ее высотой Н_заг до точки выхода (точка Б) из зоны обработки детали с высотой Н_дет. Расстояние между кругами 1 и 2 в горизонтальной плоскости на входе заготовки превышает расстояние между ними на выходе на величину двойного припуска. Деталь 10 ограничена снизу и сверху направляющими линейками 12 и 13, перемещающимися в направлении подачи (фиг.1). Шлифовальный круг вращается против часовой стрелки, левый по часовой стрелке. Благодаря установке кругов в горизонтальной плоскости с расстоянием на входе заготовки, превышающим расстояние между кругами на выходе, обеспечивается условие, при котором при прохождении детали всей рабочей длины (от точки А до точки Б) на одну и ту же номинальную длину приходится одинаковая величина удаляемого припуска, т.е. все абразивные зерна, находящиеся на рабочих поверхностях кругов, выполняют одинаковую работу резания и снимают одинаковые микрообъемы удаляемого металла. Благодаря постоянству отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности обеспечивается синхронное (равномерный съем припуска во вращении) удаление припуска с каждого торца, чем и достигается высокая точность обрабатываемой детали. Шлифование прерывистыми кругами существенно снижает теплонапряженность процесса и тем самым повышает физическое состояние поверхностного слоя обрабатываемых деталей.Grinding wheels 1 and 2 in the vertical plane (Fig. 2) are parallel to each other, and in the horizontal plane, each of the circles is offset by an angle α, which ensures uniform removal of the allowance Z when a part of the entire processing zone passes from the workpiece entry point (point A) from its height H _zag to the exit point (point B) from the workpiece processing zone with a height H _det . The distance between circles 1 and 2 in the horizontal plane at the input of the workpiece exceeds the distance between them at the output by the amount of double allowance. Part 10 is limited from below and above by guide bars 12 and 13, moving in the feed direction (figure 1). The grinding wheel rotates counterclockwise, left clockwise. Due to the installation of circles in a horizontal plane with a distance at the input of the workpiece exceeding the distance between the circles at the exit, a condition is provided under which the same nominal length accounts for the same amount of removed allowance when passing the part of the entire working length (from point A to point B) , i.e. all abrasive grains located on the working surfaces of the circles perform the same cutting work and remove the same microvolumes of the removed metal. Due to the constancy of the ratio of the working surface area of each circle to the area of the corresponding machined surface, synchronous (uniform removal of the stock in rotation) removal of stock is provided from each end, which ensures high precision of the workpiece. Grinding in broken circles significantly reduces the heat stress of the process and thereby increases the physical condition of the surface layer of the workpieces.

Следующий пример иллюстрирует синхронное (равномерный съем припуска во времени) удаление припуска с обрабатываемых поверхностей с разными площадями при шлифовании предлагаемым способом. The following example illustrates the synchronous (uniform removal of stock over time) removal of stock from machined surfaces with different areas when grinding the proposed method.

Обработке подвергаются торцовые поверхности наружного кольца конического подшипника 2007128, который имеет наружный диаметр D 210 мм, внутренние наибольший d₁ 200 мм и наименьший d₂ 190 мм диаметры. Найдем площади наименьшей торцовой поверхности S₁ и наибольшей торцовой поверхности S₂
S₁ π ( R² r² ) 3,14
(10,5²-10²)=32,185 см²,
S₂ 3,14 (10,5² 9,5²) 62,8 см².Processing exposed end surfaces of the outer tapered roller bearing ring 2007128, which has an outer diameter D of 210 mm, the greatest internal d ₁₂₀₀ mm and the smallest d ₂ 190 mm diameters. Find the area of the smallest end surface S ₁ and the largest end surface S ₂
S ₁ π (R ² r ² ) 3.14
(10.5 ² -10 ² ) = 32.185 cm ²
S ₂ 3.14 (10.5 ² 9.5 ² ) 62.8 cm ² .

Для инструмента, который соответствует наибольшей площади кольца диаметром 600 мм, выбирают ширину абразивных элементов 50 мм и расстояние между ними 50 мм. Размеры абразивных колец записаны в таблице. R наружный диаметр кольца, r внутренний диаметр кольца, S площадь кольца. For a tool that corresponds to the largest area of the ring with a diameter of 600 mm, choose a width of abrasive elements of 50 mm and a distance between them of 50 mm. The sizes of abrasive rings are recorded in the table. R is the outer diameter of the ring, r is the inner diameter of the ring, S is the area of the ring.

Общая площадь абразивных элементов инструмента составляет
S_umaх 6123 cм³.The total area of the abrasive elements of the tool is
S _umaх 6123 cm ³ .

Общую площадь абразивных элементов второго инструмента найдем из равенства

c const
S_и _min

3138 см².We find the total area of the abrasive elements of the second tool from the equality

c const
S _and _min

3138 cm ² .

Поставим в равенство

97,5
По найденной площади ширину режущих сегментов определяют аналогичным образом, но в обратном порядке.Put in equality

97.5
According to the found area, the width of the cutting segments is determined in a similar way, but in the reverse order.

Исходя из пропорциональности количества зерен и площадей абразивных элементов, определим количество зерен на площади абразивных элементов инструментов. Based on the proportionality of the number of grains and areas of abrasive elements, we determine the number of grains in the area of abrasive elements of tools.

Принимаем шаг между зернами t 0,01 см. Тогда количество зерен на площадях первого и второго инструментов будет равно
Z_max=

612300 шт,
Z_min=

313800 шт,
Величина снимаемого припуска с одной торцовой поверхности составляет Z 0,05 см. Тогда объем металла, подлежащий удалению с большей площади, составляет
V_мет. _maх S₂ · Z 62,8 · 0,05 3,14 см³, с меньшей площади составляет
V_мет. _min S₁ · Z 32,18 · 0,05 1,6 см³.We take a step between grains t 0.01 cm. Then the number of grains in the areas of the first and second tools will be equal
Z _max =

612300 pcs.,
Z _min =

313800 pcs,
The size of the removed allowance from one end surface is Z 0.05 cm. Then the volume of metal to be removed from a larger area is
V _met. _max S ₂ · Z 62.8 · 0.05 3.14 cm ³ , with a smaller area is
V _met. _min S ₁ · Z 32.18 · 0.05 1.6 cm ³ .

Объем металла, приходящийся на одно зерно большей и меньшей площади кольца, составляет

0,000005

Cледовательно, предлагаемый способ обеспечивает условие, когда на одно зерно абразивного инструмента при контактировании с деталью, приходится одинаковый микрообъем удаляемого металла. Этим достигается равномерное удаление припуска с обоих торцов детали с различными их площадями, что и обуславливает повышение качества обработки.The volume of metal per one grain of a larger and smaller area of the ring is

0.000005

Consequently, the proposed method provides a condition where the same microvolume of the metal to be removed falls on one grain of an abrasive tool in contact with the part. This ensures uniform removal of the allowance from both ends of the part with their different areas, which leads to an increase in the quality of processing.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:
cтабильная высокая точность обработки одновременно обоих торцов с различными площадями;
равномерный съем припуска с обоих сторон обеспечивает высокое качество получаемой поверхности;
снижение теплонапряженности процесса шлифования гарантирует исключение прижогов, повышение физического состояния поверхностного слоя.When carrying out the invention, the following technical result can be obtained:
stable high accuracy of processing simultaneously both ends with different areas;
uniform removal of allowance on both sides ensures high quality of the resulting surface;
a decrease in the heat stress of the grinding process guarantees the exclusion of burns, an increase in the physical state of the surface layer.

Claims

METHOD FOR SIMULTANEOUS BILATERAL TREATMENT OF THE ENDS OF CONIC PARTS, in which they are informed about the movement relative to two tools, characterized in that they use intermittent circles as tools, in which the working areas of the cutting protrusions are selected from the condition that the ratio of the working surface area of each circle to the area of the corresponding end face of the part is constant .