RU2119859C1

RU2119859C1 - Gear machining small balls

Info

Publication number: RU2119859C1
Application number: RU94033529A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Шепелев; Юрий Николаевич Малов; Юрий Иванович Шушпан; Михаил Прокофьевич Гаманюк
Original assignee: Институт Сверхтвердых Материалов Им. В.М.Бакуля Нан Украины
Priority date: 1994-09-15
Filing date: 1994-09-15
Publication date: 1998-10-10
Also published as: RU94033529A

Abstract

FIELD: machining of balls used in ball bearings, oil, automotive and tractor industry, aviation and other industries. SUBSTANCE: gear machining small balls has upper disc and rotating lower disc mounted uniaxially, separator with sockets housing small balls protruding towards upper disc and positioned between discs. Self-setting pressing rings spring-loaded in axial direction towards bearing surface of lower disc is arranged concentrically to upper disc. Circular groove narrowing towards upper end face of upper disc to house protruding parts of balls is formed between outer side surface of upper disc and inner side surface of pressing ring. Rotating abrasive tool is located above circular groove. Abrasive tool should be mounted eccentrically to mentioned discs. EFFECT: improved operational efficiency and reliability of gear. 3 dwg

Description

Устройство относится к области механической обработки шариков, преимущественно из композиционных материалов, в том числе имеющих некруглую форму, и может быть использовано в подшипниковой, нефтяной, автотракторной, авиационной и др. отраслях промышленности. The device relates to the field of mechanical processing of balls, mainly from composite materials, including those having a non-circular shape, and can be used in the bearing, oil, automotive, aviation and other industries.

Известно устройство для обработки шариков торцом дискового инструмента, размещенных в гнездах основания, соединенных с камерой расширения сжатого воздуха посредством выполненных в основании вертикальных сопел, установленном соосно шпинделю инструмента с выполненными на торце кольцевыми канавками и кинематически связанным с приводом вращения через мальтийский механизм [1] . A device for processing balls with the end face of a disk tool located in the seats of the base, connected to the expansion chamber of compressed air by means of vertical nozzles made in the base, mounted coaxially with the tool spindle with ring grooves made on the end and kinematically connected with the rotation drive through the Maltese mechanism [1].

К недостаткам этого устройства следует отнести трудность достижения высокой геометрической точности и одноразмерности обрабатываемой партии шариков. Это обусловлено тем, что технологической базой при обработке шаров является дисковый инструмент. Кроме этого, использование в известном устройстве абразивного инструмента с канавками на рабочем торце приводит к удорожанию процесса обработки. The disadvantages of this device include the difficulty of achieving high geometric accuracy and one-dimensionality of the processed batch of balls. This is due to the fact that the technological base for processing balls is a disk tool. In addition, the use in a known device of an abrasive tool with grooves on the working end leads to an increase in the cost of the processing process.

Известно также устройство для изготовления крупных сфер трубчатым инструментом, включающее вращающийся диск из эластичного материала с канавкой по периферии для вращения шара, взаимодействующего с торцом трубчатого инструмента, ось вращения которого расположена эксцентрично и перпендикулярно плоскости вращающегося диска [II]. Для повышения производительности обработки трубчатый инструмент армирован алмазосодержащим слоем. A device for manufacturing large spheres with a tubular tool is also known, including a rotating disk of elastic material with a groove around the periphery for rotating a ball interacting with the end face of the tubular tool, the axis of rotation of which is eccentric and perpendicular to the plane of the rotating disk [II]. To increase the processing productivity, the tubular tool is reinforced with a diamond-containing layer.

Недостатками этого устройства являются: невысокая производительность работки, т.к. одновременно может обрабатываться одно изделие; трудность достижения высокой точности обработки, вызванная необходимостью обеспечения двухосного вращения шарика за счет равенства сил трения в зонах контакта шарика с диском и трубчатым инструментом, так как в противном случае обеспечивается только одноосное вращение. The disadvantages of this device are: low productivity, because one product can be processed at the same time; the difficulty of achieving high precision machining, caused by the need to ensure biaxial rotation of the ball due to the equality of the friction forces in the zones of contact of the ball with the disk and the tubular tool, since otherwise only uniaxial rotation is provided.

Известно также наиболее близкое по технической сути к заявляемому устройство для обработки шариков, размещенных в установленном с возможностью вращения сепараторе между соосно смонтированными верхним и нижним дисками, один из которых связан с приводом вращения, и самоустанавливающимся прижимным кольцом, расположенным концентрично верхнему диску из условия образования между направленными друг к другу поверхностями сужающегося к верхнему торцу верхнего диска кольцевого паза [III]. Also known is the closest in technical essence to the claimed device for processing balls placed in a rotatably mounted separator between coaxially mounted upper and lower disks, one of which is connected to a rotation drive, and a self-aligning clamping ring located concentrically to the upper disk from the conditions of formation between directed to each other surfaces tapering to the upper end of the upper disk of the annular groove [III].

Так как скорость вращения шариков находится в линейной зависимости от скорости вращения нижнего диска, значительно увеличить которую практически невозможно, производительность обработки шариков на данном устройстве сравнительно невелика, особенно при обработке шаров из композиционных материалов и имеющих несовершенную форму. Since the rotation speed of the balls is linearly dependent on the rotation speed of the lower disk, which is almost impossible to significantly increase, the processing performance of the balls on this device is relatively small, especially when processing balls made of composite materials and having an imperfect shape.

В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования устройства для обработки шариков, при котором путем изменения взаиморасположения и конструкции ряда элементов устройства, а также введения абразивного инструмента с индивидуальным приводом обеспечивается возможность обработки шариков при более высокой скорости резания, не зависящей от скорости транспортирования шариков, и за счет этого повышение производительности обработки. The basis of the invention is the task of such an improvement of the device for processing balls, in which by changing the relative position and design of a number of elements of the device, as well as introducing an abrasive tool with an individual drive, it is possible to process the balls at a higher cutting speed that is independent of the speed of transportation of the balls, and due to this increased processing performance.

Эта задача решается тем, что в устройстве для обработки шариков, размещенных в установленном с возможностью вращения сепараторе между соосно смонтированными верхним и нижним дисками, один из которых связан с приводом вращения, и самоустанавливающимся прижимным кольцом, расположенным концентрично верхнему диску из условия образования между направленными друг к другу поверхностями сужающегося к верхнему торцу верхнего диска кольцевого паза, согласно изобретению сепаратор расположен между верхним и нижним дисками, второй из которых связан с приводом вращения, а прижимное кольцо подпружинено в осевом направлении, при этом устройство снабжено приводным абразивным диском, установленным над кольцевым пазом, предназначенным для размещения в нем выступающей части шариков. This problem is solved by the fact that in the device for processing balls placed in a rotatable separator between coaxially mounted upper and lower disks, one of which is connected to the rotation drive, and a self-aligning clamping ring located concentrically to the upper disk from the condition of formation between each other directed to each other by the surfaces of the annular groove tapering to the upper end face of the upper disk, according to the invention, the separator is located between the upper and lower disks, the second of which coupled to a rotary drive and clamping ring is spring loaded in the axial direction, wherein the drive device is provided with an abrasive disc mounted on the annular groove intended to accommodate the protruding portion of balls.

Введение в устройство приводного абразивного диска, установленного над кольцевым пазом, а также поджатие прижимного кольца в осевом направлении и размещение сепаратора между верхним и нижним дисками, один из которых связан с приводом вращения позволило осуществить прижим шариков по боковой поверхности и выполнить автономными кинематическую цепь главного движения (вращение абразивного инструмента). Разделение указанных кинематических цепей дает возможность устанавливать оптимальные режимы обработки. Например, обработку керамических шаров алмазным инструментом целесообразно осуществлять со скоростью 25-30 м/с, при этом переносная скорость шаров при транспортировании может быть в пределах 0,15-0,3 м/с. The introduction of a drive abrasive disk mounted above the annular groove into the device, as well as axial compression of the pressure ring and placement of a separator between the upper and lower disks, one of which is connected to the rotation drive, made it possible to clamp the balls along the lateral surface and to carry out the kinematic chain of the main movement (rotation of the abrasive tool). Separation of these kinematic chains makes it possible to establish optimal processing modes. For example, it is advisable to process ceramic balls with a diamond tool at a speed of 25-30 m / s, while the portable speed of the balls during transportation can be in the range 0.15-0.3 m / s.

При этом появилась возможность одновременно обрабатывать разноразмерные, имеющие некруглую форму шарики и обеспечить силовое кинематическое замыкание шаров между дисками и упомянутым прижимным кольцом. Упомянутые диски выполнены вращающимися для обеспечения многоосного вращения шаров. При выполнении приводов верхнего и нижнего рабочих дисков от отдельных электродвигателей появляется возможность выбирать рациональные кинематические режимы за счет изменения направления и частоты вращения дисков. At the same time, it became possible to simultaneously process different-sized, non-circular-shaped balls and to provide force kinematic closure of the balls between the disks and the said clamping ring. The said disks are made rotating to provide multiaxial rotation of the balls. When performing drives of the upper and lower working disks from separate electric motors, it becomes possible to choose rational kinematic modes by changing the direction and frequency of rotation of the disks.

Установка абразивного инструмента эксцентрично дискам обеспечивает равномерный износ инструмента по всей рабочей поверхности и возможность изменять направление силового воздействия инструмента на шарики, за счет чего они получат дополнительное вращение. The installation of an abrasive tool eccentrically to the disks ensures uniform wear of the tool over the entire working surface and the ability to change the direction of the force of the tool on the balls, due to which they will receive additional rotation.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант устройства, в котором верхний и нижний диски имеют автономные приводы. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed device; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a variant of the device in which the upper and lower disks have self-contained drives.

Устройство для обработки шариков (фиг. 1, 2) содержит установленные соосно нижний диск 1, имеющий возможность вращения, верхний диск 2, расположенное концентрично выполненному вращающимся верхнему диску 2 прижимное кольцо 3 и сепаратор 4. The device for processing balls (Fig. 1, 2) comprises a coaxially mounted lower disk 1, which is rotatable, an upper disk 2, a compression ring 3 arranged concentrically with a rotating upper disk 2, and a separator 4.

Нижний диск 1 и верхний диск 2 жестко закреплены на шпинделе 5 и вращаются вместе с ним от привода (на чертеже не показан). Прижимное кольцо 3 смонтировано на трех подпружиненных пружиной 6 в направлении к опорной поверхности нижнего диска 1 колонках 7. Колонки 7 установлены с зазором в отверстиях корпуса 8 для обеспечения возможности самоустановки прижимного кольца 3. Сепаратор 4 с гнездами 9 установлен между упомянутыми диска 1 и 2 свободно и при перемещении расположенных в гнездах 9 шариков 10 с выступанием в направлении верхнего диска 2 поворачивается относительно дисков 1 и 2. При этом между наружной боковой поверхностью верхнего диска 2 и внутренней боковой поверхностью прижимного кольца 3 образован сужающийся к верхнему торцу верхнего диска 2 кольцевой паз для размещения в нем выступающей части шариков 10, а над кольцевым пазом размещен вращающийся от автономного привода (на чертеже не показан) приводной абразивный диск 11, установленный эксцентрично относительно упомянутых дисков 1 и 2. The lower disk 1 and the upper disk 2 are rigidly fixed to the spindle 5 and rotate with it from the drive (not shown). The clamping ring 3 is mounted on three columns spring-loaded 6 in the direction of the supporting surface of the lower disk 1 of the columns 7. Columns 7 are installed with a gap in the holes of the housing 8 to enable self-installation of the clamping ring 3. The separator 4 with sockets 9 is installed between the mentioned discs 1 and 2 freely and when moving the balls 10 located in the slots 9 with a protrusion in the direction of the upper disk 2, it rotates relative to the disks 1 and 2. In this case, between the outer side surface of the upper disk 2 and the inner side pivot The surface of the clamping ring 3 is formed by an annular groove tapering to the upper end of the upper disk 2 to accommodate the protruding part of the balls 10, and above the annular groove there is a drive abrasive disk 11 mounted eccentrically relative to the mentioned disks 1 and 2.

Возможно также и концентричное расположение приводного абразивного диска 11 относительно дисков 1 и 2 (на чертеже не показано). Это целесообразно в том случае, когда используется кольцевой абразивный дисковый инструмент 11 с выполненными на торце кольцевыми канавками. A concentric arrangement of the drive abrasive disc 11 with respect to discs 1 and 2 is also possible (not shown in the drawing). This is advisable in the case when an annular abrasive disk tool 11 with annular grooves made at the end is used.

Вариант устройства (фиг. 3) отличается от изображенного на фиг. 1 тем, что верхний диск 2 установлен на шпинделе 12, который приводится во вращение от автономного привода (на чертеже не показан). The embodiment of the device (FIG. 3) differs from that depicted in FIG. 1 in that the upper disk 2 is mounted on a spindle 12, which is driven in rotation from a standalone drive (not shown in the drawing).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Шарики 10, подлежащие обработке, укладываются в гнезда 9 сепаратора 4 между дисками 1, 2 и кольцом 3 таким образом, чтобы шарики выступали над торцевыми поверхностями дисков 1 и 2 и прижимного кольца 3. При вращении дисков 1 и 2 под действием сил трения шарики 10 перемещаются в пазу, образованном дисками 1 и 2 и прижимным кольцом 3 с переносной угловой скоростью, равной (без учета проскальзывания) половине угловой скорости вращения шпинделя 5, увлекая сепаратор 4. Кроме этого, шарики 10 совершают вращение относительно своей горизонтальной и вертикальной осей. The operation of the device is as follows. The balls 10 to be processed are stacked in the slots 9 of the separator 4 between the disks 1, 2 and the ring 3 so that the balls protrude above the end surfaces of the disks 1 and 2 and the pressure ring 3. When the disks 1 and 2 rotate under the action of friction, the balls 10 move in the groove formed by discs 1 and 2 and the clamping ring 3 with a portable angular velocity equal to (without slipping) half the angular velocity of rotation of the spindle 5, entraining the separator 4. In addition, the balls 10 rotate relative to their horizontal and vertical axes.

Вращающийся приводной абразивный диск 11 подводится к обрабатываемым шарикам 10, осуществляя их обработку. Скорость резания может изменяться независимо от скорости перемещения шариков 10. Так как ось абразивного диска 11 расположена эксцентрично относительно осей колей 1 и 2 и прижимного кольца 3, происходит постоянное изменение силового воздействия абразивного диска 11 на шарики 10. За счет этого обеспечивается дополнительное многоосное вращение шариков 10 в рабочей зоне и улучшение их качества. Кроме этого, эксцентричное расположение осей абразивного диска 11 позволяет обеспечить равномерный износ абразивного диска 11. A rotating drive abrasive disk 11 is fed to the workable balls 10, processing them. The cutting speed can vary regardless of the speed of movement of the balls 10. Since the axis of the abrasive disk 11 is eccentric relative to the axes of the tracks 1 and 2 and the pressure ring 3, there is a constant change in the force of the abrasive disk 11 on the balls 10. This provides additional multiaxial rotation of the balls 10 in the work area and improving their quality. In addition, the eccentric arrangement of the axes of the abrasive disk 11 allows for uniform wear of the abrasive disk 11.

При концентричном расположении абразивного диска 11 он используется неэкономично. Кроме этого, в этом случае ухудшаются условия для обеспечения многоосного вращения шариков от силового воздействия на них абразивного диска 11. When concentric location of the abrasive disk 11, it is used uneconomically. In addition, in this case, the conditions for ensuring multiaxial rotation of the balls from the force acting on them by the abrasive disk 11 are worsened.

Работа устройства, изображенного на фиг. 3, отличается от изображенного на фиг. 1 тем, что диска 1 и 2 могут вращаться с разной частотой соответственно, n₁ и n₂. При необходимости можно изменять также и направление вращения упомянутых дисков 1,2 для обеспечения оптимальных параметров работы устройства.The operation of the device shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 in that the discs 1 and 2 can rotate at different frequencies, respectively, n ₁ and n ₂ . If necessary, you can also change the direction of rotation of the aforementioned disks 1,2 to ensure optimal operation parameters of the device.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить производительность обработки и улучшить качество изделий за счет возможности выбора оптимальных условий шлифования, при этом оно позволяет исключить ударные нагрузки в процессе обработки, использовать любой, в том числе и простой по форме торцевой абразивный диск, и сохранять его форму. Thus, the proposed device allows to increase processing productivity and improve product quality due to the possibility of choosing optimal grinding conditions, while it eliminates shock loads during processing, use any, including a simple in shape end abrasive disk, and maintain its shape .

Claims

Device for processing balls placed in a rotatable separator between coaxially mounted upper and lower disks, one of which is connected to a rotation drive, and a self-aligning clamping ring located concentrically to the upper disk from the condition of formation between the surfaces facing each other tapering to the upper end the upper disk of the annular groove, characterized in that the separator is located between the upper and lower disks associated with the rotation drive, and the clamping ring spring-loaded in the axial direction, while the device is equipped with a drive abrasive disk mounted above the annular groove, designed to accommodate the protruding part of the balls.