RU2146593C1

RU2146593C1 - Vibration honing device

Info

Publication number: RU2146593C1
Application number: RU98115880A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афонасьев; В.Г. Рыбкин; В.В. Бородин; М.Ф. Селеменев
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2000-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device may be used for honing of holes. The device has two washers positioned on each side of bearing. Washers have nonparallel end faces made at angle α/2 with provision for continuous regulation of slope angle from zero to α. The device also includes tie-rods shaped as laminated springs and bushing with external diameter D. In addition, thrust bearing is made double and positioned at angle α to plane of rotation by means of washers. Bushing is press-fitted in middle race of double bearing and coupled to bar holders through tie-rods in order to impart vibration movement with amplitude A_r to bar holders. The amplitude is determined from relation A_r = D cosα. The device makes it possible to enhance working efficiency by several fold without worsening of worked surface quality. In this case, tool strength is two and more times as high as that during traditional abrasive working. EFFECT: reduced power consumption. 3 dwg

Description

Изобретение относится к резанию труднообрабатываемых металлов и может быть использовано при хонинговании отверстий. The invention relates to the cutting of difficult to process metals and can be used for honing holes.

Известно устройство для вибрационного хонингования, содержащее вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и выполненный в виде упорного подшипника с сепаратором, рабочая поверхность одной из разъемных частей которою выполнена кулачковой [1]. A device for vibratory honing, containing a vibrator mounted with the possibility of interaction with the tool body and made in the form of a thrust bearing with a cage, the working surface of one of the detachable parts which is made cam [1].

Недостатком известного устройства является ненадежность конструкции, выраженная в том, что при определенных сочетаниях режимов и сил резания, размеров профиля кулачковой части, жесткости поджимающих пружин и т. п., шарики упорного подшипника будут проскальзывать по гладкому кольцу вместе с сепаратором, не возбуждая вибраций. При этом устройство не позволяет регулировать величину амплитуды колебаний. A disadvantage of the known device is the unreliability of the design, expressed in that, with certain combinations of cutting conditions and forces, dimensions of the cam part profile, stiffness of the pressing springs, etc., the bearings of the thrust bearing will slip along the smooth ring together with the separator without causing vibrations. However, the device does not allow you to adjust the magnitude of the amplitude of the oscillations.

Наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для вибрационного хонингования, содержащее вибратор, устанавливаемый с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и выполненный в виде упорного подшипника с сепаратором, рабочая поверхность одной из разъемных частей которого изготовлена кулачковой, при этом упомянутая разъемная часть выполнена в виде втулки и неподвижно установлена на корпусе инструмента, а сепаратор размещен на корпусе с возможностью вращения [21. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device for vibration honing, containing a vibrator, mounted with the possibility of interaction with the tool body and made in the form of a thrust bearing with a cage, the working surface of one of the detachable parts of which is made cam, while the aforementioned detachable part made in the form of a sleeve and fixedly mounted on the tool body, and the separator is placed on the body with the possibility of rotation [21.

Недостатком известного устройства является возможность отказа и ненадежность конструкции, выраженные в том, что при определенных сочетаниях размеров профиля волнистого торца втулки вибратора, жесткости пружины, поджимающей эту втулку, значительных сил резания и др. находящиеся во впадине шарики не преодолеют выступы и будут проскальзывать по гладкому кольцу подшипника вибратора вместе с упомянутой втулкой, не подвергая вибрациям инструмент. Кроме того, устройство не позволяет плавно регулировать амплитуду колебания, что чрезвычайно важно при выборе оптимальной величины последней для данных конкретных условий обработки. A disadvantage of the known device is the possibility of failure and unreliability of the structure, expressed in the fact that with certain combinations of profile sizes of the corrugated end face of the vibrator sleeve, the stiffness of the spring compressing this sleeve, significant cutting forces, and others, the balls located in the cavity will not overcome the protrusions and will slip on smooth the vibrator bearing ring together with said sleeve, without subjecting the tool to vibrations. In addition, the device does not allow you to smoothly control the amplitude of the oscillation, which is extremely important when choosing the optimal value of the latter for these specific processing conditions.

Задача изобретения - повышение точности, качества и производительности абразивной обработки хонингования путем обеспечения плавного осевого возвратно-поступательного перемещения брусков с частотой, равной частоте вращения головки. The objective of the invention is to improve the accuracy, quality and productivity of abrasive honing by ensuring a smooth axial reciprocating movement of the bars with a frequency equal to the frequency of rotation of the head.

Эта задача решается с помощью использования устройства для вибрационного хонингования, содержащее вибратор, устанавливаемый с возможностью взаимодействия с хонинговальными брусками и выполненный в виде упорного подшипника, при этом упорный подшипник взят двойным, установлен под углом α к плоскости вращения с помощью шайб с непараллельными торцами, выполненными под углом α/2, в количестве двух штук с каждой стороны подшипника, позволяющие плавно регулировать угол наклона от нуля до α, кроме того в среднем кольце упомянутого подшипника запрессована втулка с наружным диаметром D, соединенная тягами в виде пластинчатых пружин с брускодержателями, в результате чего последние получают вибрационные перемещения с амплитудой А_r, определяемой из соотношения
A_г = D cosα.
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, настроенное на максимальную амплитуду, продольный разрез; на фиг. 2 - устройство, настроенное на нулевую амплитуду, общий вид; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.This problem is solved by using a device for vibration honing, containing a vibrator mounted with the possibility of interaction with honing blocks and made in the form of a thrust bearing, while the thrust bearing is taken double, installed at an angle α to the plane of rotation using washers with non-parallel ends made at an angle α / 2, in the amount of two pieces on each side of the bearing, allowing smooth adjustment of the angle of inclination from zero to α, in addition, in the middle ring of the said bearing a sleeve with an outer diameter D was pressed, connected by rods in the form of leaf springs with bar holders, as a result of which the latter receive vibrational displacements with an amplitude A _r determined from the relation
A _g = D cosα.
In FIG. 1 shows the proposed device configured for maximum amplitude, a longitudinal section; in FIG. 2 - device tuned to zero amplitude, general view; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 1.

Устройство включает в себя хонинговальную головку, содержащую корпус 1 и вибратор в виде диска 2, соединенного с корпусом 3 шпиндельной бабки, и стакана 4, в котором размещены двойной упорный подшипник 5 и шайбы 6. Подшипник 5 установлен под углом α к плоскости вращения с помощью шайб 6, которые выполнены с непараллельными под углом α/2 торцами, в количестве двух штук с каждой стороны подшипника. Плавно регулируя путем поворота шайб 6 друг относительно друга, добиваются установки подшипника 5 под любым углом в диапазоне от нуля до α. The device includes a honing head comprising a housing 1 and a vibrator in the form of a disk 2 connected to the housing 3 of the headstock and a cup 4, in which a double thrust bearing 5 and washers 6 are placed. The bearing 5 is mounted at an angle α to the plane of rotation with washers 6, which are made with ends that are not parallel at an angle α / 2, in the amount of two pieces on each side of the bearing. By smoothly adjusting by rotating the washers 6 relative to each other, they achieve the installation of the bearing 5 at any angle in the range from zero to α.

В среднем кольце 7 подшипника 5 запрессована втулка 8 и зафиксирована от осевого смещения пружинными кольцами 9. Со стороны свободного торца втулка 8 имеет наружный диаметр D и штыри 10, на которые крепятся тяги 11. Жестко закрепленные на брускодержателях 12, тяги 11 выполнены в виде пластинчатых пружин одинаковой длины. A sleeve 8 is pressed into the middle ring 7 of the bearing 5 and fixed by axial rings 9 from axial displacement. From the side of the free end, the sleeve 8 has an outer diameter D and pins 10 on which the rods 11 are attached. The rods 11 are rigidly fixed to the bar holders 12 and are made in the form of plate springs of the same length.

В окнах корпуса 1 установлены разжимные колодки 13, а в продольных пазах - брускодержатели 12 с абразивными брусками 14. Брускодержатели 12 имеют на внутренней стороне не менее четырех отверстий, куда завальцованы шарики 15, с помощью которых брускодержатели катятся по разжимным колодкам 13. Expanding blocks 13 are installed in the windows of the housing 1, and bar holders 12 with abrasive bars 14 are installed in the longitudinal grooves. The bar holders 12 have at least four holes on the inside where the balls 15 are rolled, with which the bar holders roll along the expanding blocks 13.

Пружины 16 служат для радиального перемещения брускодержателей 12 и колодок 13 к центру после окончания цикла хонингования. Springs 16 are used to radially move the bar holders 12 and blocks 13 to the center after the end of the honing cycle.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При включении станка хонинговальная головка, закрепленная на шпинделе, вводится в отверстие обрабатываемой детали и начинает вращаться с определенной частотой n_r. Среднее кольцо 7 также начинает вращаться, ведомое корпусом 1 через брускодержатели 12, тяги 11 и втулку 8, при неподвижном подшипнике 5.When the machine is turned on, the honing head mounted on the spindle is inserted into the hole of the workpiece and starts to rotate with a certain frequency n _r . The middle ring 7 also begins to rotate, driven by the housing 1 through the bar-holders 12, rods 11 and the sleeve 8, with the bearing 5 stationary.

Так как подшипник 5 установлен под углом α к оси вращения, то втулка 8 подвергается возвратно-крутильным колебаниям относительно точки О пересечения оси вращения корпуса 1 и плоскости симметрии подшипника 5 с частотой, равной частоте вращения n_r хонинговальной головки.Since the bearing 5 is installed at an angle α to the axis of rotation, the sleeve 8 is subjected to reciprocating torsional vibrations relative to the point O of the intersection of the axis of rotation of the housing 1 and the plane of symmetry of the bearing 5 with a frequency equal to the rotational speed n _{r of the} honing head.

Втулка 8 через тяги 11 приводит в колебательное осевое движение брускодержатели 12, которые своими шариками 15 катятся по контактным плоскостям разжимных колодок 13, с амплитудой, определяемой из соотношения
A_г = D cosα.
От привода гидравлики включается разжим колодок 13 и под действием разжимного конического штока 17 последние перемещаются в радиальном направлении и выдвигают брускодержатели 12 и абразивные бруски 14 к обрабатываемой поверхности детали.The sleeve 8 through the rods 11 leads to an oscillatory axial movement of the bar-holders 12, which with their balls 15 roll along the contact planes of the expansion blocks 13, with an amplitude determined from the relation
A _g = D cosα.
From the hydraulic drive, the expansion of the blocks 13 is turned on and under the action of the expanding conical rod 17, the latter move in the radial direction and push the bar holders 12 and abrasive bars 14 to the workpiece surface.

Таким образом происходит хонингование с осцилляцией хонинговальных брусков, которая существенно улучшает качество обработанной поверхности и повышает в несколько раз производительность. In this way, honing occurs with the oscillation of the honing bars, which significantly improves the quality of the treated surface and increases productivity several times.

Вибрации в сочетании с вращательным и возвратно-поступательным движениями хонинговальной головки создают перекрестное движение абразивных зерен и периодически изменяют резание и силу трения. Vibrations in combination with rotational and reciprocating movements of the honing head create a cross-movement of abrasive grains and periodically change the cutting and friction force.

Благодаря этому облегчается съем материала и стружкообразование, улучшается самозатачивание зерен, а переменные силы активно перераспределяются в плоскости резания и сила трения уменьшается в несколько раз. Thanks to this, material removal and chip formation are facilitated, grain self-sharpening is improved, and variable forces are actively redistributed in the cutting plane and the friction force is reduced several times.

Перекрестное вибрационное движение увеличивает число активно работающих абразивных зерен и интенсифицирует срезание выступов неровностей поверхности. При этом на обработанной поверхности формируется износостойкий регулярный микрорельеф с перекрестным направлением рисок и неровностями малой и однородной высоты. Cross vibrational movement increases the number of actively working abrasive grains and intensifies the cutting of protrusions of surface irregularities. At the same time, a wear-resistant regular microrelief is formed on the treated surface with the cross direction of the patterns and roughnesses of small and uniform height.

Предлагаемое устройство для вибрационного хонингования позволяет повысить режимы и производительность обработки в несколько раз без ухудшения качества обработанной поверхности. Кроме того, в таких условиях стойкость инструмента возрастает в два и более раз по сравнению со стойкостью при традиционной абразивной обработке без наложения колебаний, облегчаются съем материала и стружкообразование, уменьшается расход энергии на резание и трение. The proposed device for vibration honing allows you to increase the processing modes and productivity several times without compromising the quality of the processed surface. In addition, under such conditions, the tool life increases two or more times compared with the resistance during traditional abrasive processing without imposing vibrations, material removal and chip formation are facilitated, and energy consumption for cutting and friction is reduced.

Устройство целесообразно и эффективно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых материалов и сплавов. The device is expedient and effective to use when processing workpieces of low stiffness from difficult to process materials and alloys.

Claims

A device for vibration honing containing a vibrator made in the form of a thrust bearing and installed with the possibility of interaction with the bar holders carrying honing bars, characterized in that it is equipped with washers installed on each side of the bearing in the amount of two pieces with non-parallel ends made at an angle α / 2 with the possibility of smoothly adjusting the angle of inclination from zero to α, rods made in the form of leaf springs, a sleeve with an outer diameter D, while the thrust bearing is made double, mounted at an angle α to the plane of rotation with washers, and the sleeve is pressed into the middle ring of the double bearing and connected by rods to the bar holders for the latter to communicate vibrational displacement with amplitude Ar, determined from the relation
Ar = D • cosα.