RU2146595C1

RU2146595C1 - Device for superfinishing working of spherical surface of rotary parts

Info

Publication number: RU2146595C1
Application number: RU98101991A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Рахчеев; А.Н. Филин; Д.В. Горн
Original assignee: Самарский государственный технический университет
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 2000-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device has convergent levers, stationary guides, sliders sliding in stationary guides and sliders rotating around immovable axle. Levers along with sliders sliding in stationary guides form rotary pairs, and with sliders rotating around immovable axle levers form advancing pairs. Distance "a" between rotary pairs is determined by formula a =

Description

Изобретение относится к технике финишной обработки и может быть использовано для суперфиниширования поверхности качения бочкообразных роликов конических и цилиндрических подшипников. The invention relates to finishing techniques and can be used for superfinishing the rolling surface of barrel-shaped rollers of tapered and cylindrical bearings.

Известен четырехзвенный кулисный механизм для воспроизведения конхоиды прямой (И.И. Артоболевский. Механизмы в современной технике. Том II. Рычажные механизмы. Изд-во "Наука" М. 1971, стр. 184), в котором звено скользит в ползуне, вращающемся вокруг неподвижной оси, при этом точки, лежащие на равных расстояниях на звене, описывают две ветви конхоиды прямой, уравнение которой в прямоугольных координатах (x-a)²(x²+y²)=b²x².The four-link link mechanism for reproducing a straight conchoid is known (II Artobolevsky. Mechanisms in modern technology. Volume II. Lever mechanisms. Nauka Publishing House M. 1971, p. 184), in which the link slides in a slider rotating around the fixed axis, while the points lying at equal distances on the link describe two branches of the conchoid of the line, the equation of which is in the rectangular coordinates (xa) ² (x ² + y ² ) = b ² x ² .

При применении данного механизма в устройствах для суперфинишной обработки сферической поверхности недостатком является то, что он не обеспечивает требуемой ее точности формы. Это связано с тем, что воспроизведение строго заданной траектории перемещения в используемых устройствах возможно лишь точкой, находящейся на конце коромысла. При перемещении же рабочей поверхности абразивного бруска, имеющей форму дуги, по профилю обрабатываемой поверхности заданную траекторию движения будут иметь абразивные зерна бруска, находящиеся в среднем его сечении. По мере удаления от среднего сечения бруска и увеличения угла его наклона от вертикального положения абразивные зерна будут изменять свою траекторию перемещения в сторону уменьшения радиуса движения. Наибольшее отклонение от заданной траектории будут иметь абразивные зерна, находящиеся на концевых участках рабочей поверхности бруска, которые при этом с особой интенсивностью врезаются в обрабатываемую поверхность детали. Следовательно, абразивные зерна в различных поперечных сечениях бруска перемещаются по обрабатываемой поверхности по разным законам движения. Такие условия взаимодействия бруска с обрабатываемой поверхностью приводят к удалению неравномерного слоя припуска. В результате искажается профиль обрабатываемой поверхности и таким образом не обеспечивается ее точность формы. When using this mechanism in devices for superfinishing a spherical surface, the disadvantage is that it does not provide its required shape accuracy. This is due to the fact that the reproduction of a strictly specified trajectory of movement in the devices used is possible only with a point located at the end of the rocker arm. When moving the working surface of the abrasive bar having the shape of an arc along the profile of the surface to be machined, the abrasive grains of the bar located in its middle section will have the specified trajectory of movement. As you move away from the middle section of the bar and increase its angle of inclination from the vertical position, the abrasive grains will change their trajectory of movement in the direction of decreasing the radius of movement. The greatest deviation from a given trajectory will be abrasive grains located at the end sections of the working surface of the bar, which at the same time with particular intensity crashes into the workpiece surface. Consequently, abrasive grains in different cross sections of the bar move along the surface to be treated according to different laws of motion. Such conditions for the interaction of the bar with the surface to be treated lead to the removal of an uneven allowance layer. As a result, the profile of the processed surface is distorted and thus its shape accuracy is not ensured.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для суперфиниширования поверхности качения бочкообразных роликов (А.с. 522951, B 24 B 19/06, 1976, Б. И. N 28), содержащее опорные валки и инструментальную головку, закрепленную на осциллирующем коромысле, выполненном в виде рамки и размещенном между опорными валками. The closest in technical essence is a device for superfinishing the rolling surface of barrel-shaped rollers (A.S. 522951, B 24 B 19/06, 1976, B.I. N 28), containing backup rolls and a tool head mounted on an oscillating beam made in the form of a frame and placed between the backup rolls.

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает получение требуемой точности формы сферической поверхности большого радиуса, т. е. технологические возможности устройства ограничены. В рассматриваемом устройстве колебательное движение абразивного бруска возможно лишь по дуге окружности радиусом, равным расстоянию от оси поворота коромысла до рабочей поверхности бруска, которое из-за невозможности иметь большие размеры коромысла очень ограничено. Поэтому при суперфинишировании сферической поверхности радиусом, предположим, 90 м (величина выпуклости профиля сферы 5 мкм) происходит то, что концевые участки рабочей поверхности бруска при его повороте вокруг оси коромысла будут врезаться в обрабатываемую поверхность. Такие условия взаимодействия приводят к неравномерности удаления припуска, величина которого увеличивается от середины обрабатываемой поверхности к ее краям. Следовательно, невозможность перемещения бруска по дуге радиусом, равным радиусу поверхности обрабатываемой детали, приводит к искажению профиля сферы, т.е. не обеспечивает требуемую ее точность формы. The disadvantage of this device is that it does not provide the required accuracy of the shape of the spherical surface of a large radius, that is, the technological capabilities of the device are limited. In the device in question, the oscillatory movement of the abrasive bar is possible only along an arc of a circle with a radius equal to the distance from the axis of rotation of the beam to the working surface of the beam, which, due to the inability to have large dimensions of the beam, is very limited. Therefore, when superfinishing a spherical surface with a radius of, say, 90 m (the convexity of the sphere profile is 5 μm), the end sections of the working surface of the bar, when it rotates around the axis of the beam, will cut into the surface to be treated. Such interaction conditions lead to uneven removal of the allowance, the value of which increases from the middle of the machined surface to its edges. Therefore, the inability to move the bar along an arc with a radius equal to the radius of the surface of the workpiece leads to a distortion of the profile of the sphere, i.e. does not provide the required accuracy of the form.

Техническим результатом является обеспечение требуемой геометрической точности формы сферических поверхностей деталей вращения путем перемещения инструмента по строго заданной траектории за счет расширения технологических возможностей устройства. The technical result is to provide the required geometric accuracy of the shape of the spherical surfaces of the parts of rotation by moving the tool along a strictly predetermined path by expanding the technological capabilities of the device.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство снабжено сходящимися рычагами, неподвижными направляющими, ползунами, скользящими в неподвижных направляющих, и ползунами, вращающимися вокруг неподвижной оси, при этом рычаги образуют со скользящими в неподвижных направляющих ползунами вращательные пары, с вращающимися вокруг неподвижной оси - поступательные, а расстояние "a" между парами определено по формуле:

где b - длина звеньев рычагов от коромысла до ползунов, скользящих в неподвижных направляющих; R - требуемый радиус обрабатываемой поверхности.The essence of the invention lies in the fact that the device is equipped with converging levers, fixed guides, sliders sliding in the fixed guides, and sliders rotating around the fixed axis, while the levers form rotary pairs with the sliders sliding in the fixed guide rails, with translational rotating around the fixed axis , and the distance "a" between the pairs is determined by the formula:

where b is the length of the links of the levers from the rocker arm to the sliders sliding in fixed guides; R is the required radius of the machined surface.

Изобретение решает следующую задачу: повышает геометрическую точность формы обрабатываемых сферических поверхностей деталей вращения. The invention solves the following problem: increases the geometric accuracy of the shape of the processed spherical surfaces of the parts of rotation.

Существенными отличительными признаками, характеризующими изобретение, являются:
1. Применение устройства, которое снабжено сходящимися рычагами, неподвижными направляющими, ползунами, скользящими в неподвижных направляющих, и ползунами, вращающимися вокруг неподвижной оси, обеспечивает перемещение инструмента по строго заданной траектории.Salient features characterizing the invention are:
1. The use of a device that is equipped with converging levers, fixed guides, sliders sliding in fixed guides, and sliders rotating around a fixed axis, provides tool movement along a strictly defined path.

2. Рычаги, образующие со скользящими в неподвижных направляющих ползунами вращательные пары, а с вращающимися вокруг неподвижной оси ползунами - поступательные пары, позволяют получить на обрабатываемой детали сферическую поверхность различного радиуса. 2. The levers forming rotational pairs with sliding sliders in the motionless guide rails, and progressive pairs with the sliders rotating around the fixed axis, allow to obtain a spherical surface of different radius on the workpiece.

3. Расчетная формула позволяет в зависимости от требуемого радиуса обрабатываемой поверхности определить расстояние между вращательными и поступательными парами. 3. The calculation formula allows, depending on the required radius of the treated surface, to determine the distance between the rotational and translational pairs.

На чертеже схематично изображено описываемое устройство. The drawing schematically depicts the described device.

Устройство включает станину 1, на которой закреплены опоры валков 2, неподвижный суппорт 3, подвижный суппорт 4 с осью 5 и ползунами 6 и 7, и портал 8. На портале смонтированы гидроцилиндр 9, вибратор 10, коромысло 11, выполненное в виде рамки и несущее инструментальную головку 12 с брусками 13, которое связано со сходящимися рычагами 14 и 15. На рычагах шарнирно закреплены ползуны 16 и 17. The device includes a frame 1, on which the roller bearings 2 are fixed, a fixed caliper 3, a movable caliper 4 with an axis 5 and sliders 6 and 7, and a portal 8. A hydraulic cylinder 9, a vibrator 10, a rocker 11, made in the form of a frame and bearing, are mounted on the portal the tool head 12 with bars 13, which is connected with the converging levers 14 and 15. On the levers pivotally mounted sliders 16 and 17.

В опорах валков 2 установлены валки 18, имеющие профиль, обеспечивающий стабильное положение детали 19 в ходе обработки. In the supports of the rolls 2, rolls 18 are installed having a profile that ensures a stable position of the part 19 during processing.

Рычаги 14 и 15 образуют с ползунами 16 и 17 вращательные пары, а с ползунами 6 и 7 - поступательные пары. The levers 14 and 15 form rotational pairs with the sliders 16 and 17, and the translational pairs with the sliders 6 and 7.

Рычаги 14 и 15 пересекаются в точке O, лежащей на оси 5 подвижного суппорта 4. The levers 14 and 15 intersect at point O lying on the axis 5 of the movable caliper 4.

Суппорт 4 может перемещаться по направляющим 20. The caliper 4 can move along the guides 20.

Ползуны 16 и 17 могут скользить в пазах суппорта 3. The sliders 16 and 17 can slide in the grooves of the caliper 3.

Вибратор 10 может перемещаться по направляющим качения 21. The vibrator 10 can move along the guides of the rolling 21.

Длина звеньев рычагов b выбирается конструктивно. Длина звеньев рычагов "a" определяется расчетным путем. Точка A, лежащая на режущей части бруска, воспроизводит в процессе обработки траекторию 22, равную требуемому радиусу обрабатываемой поверхности. The length of the links of the levers b is selected constructively. The length of the lever links "a" is determined by calculation. Point A, lying on the cutting part of the bar, reproduces in the course of processing a path 22 equal to the required radius of the surface being machined.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Обрабатываемая деталь 19 подается на вращающиеся валки 18 и начинает вращаться сама. Коромысло 11 со сходящимися рычагами 14 и 15 получают от гидроцилиндра 9 через вибратор 10 колебательное движение по дуге вокруг оси O. Вибратор 10 при этом сообщает дополнительно коромыслу 11 низкочастотные осциллирующие движения, которые необходимы для повышения интенсивности обработки. Инструментальная головка подводит абразивный брусок 13 к детали 19 и начинается процесс обработки. The workpiece 19 is fed to the rotating rolls 18 and begins to rotate itself. The rocker 11 with converging levers 14 and 15 receive from the hydraulic cylinder 9 through the vibrator 10 an oscillatory motion in an arc around the axis O. The vibrator 10 additionally gives the rocker 11 low-frequency oscillating movements that are necessary to increase the processing intensity. The tool head brings the abrasive block 13 to the part 19 and the processing process begins.

Ползуны 16 и 17 соединены с рычагами 14 и 15 шарнирно, образовывая тем самым вращательные пары. Чтобы обеспечить перемещение режущей части бруска 13 по строго заданной траектории 22, ползуны 16 и 17 совершают плоскопараллельные движения в пазе неподвижного суппорта 3. The sliders 16 and 17 are connected to the levers 14 and 15 pivotally, thereby forming rotational pairs. To ensure the movement of the cutting part of the bar 13 along a strictly defined path 22, the sliders 16 and 17 perform plane-parallel movements in the groove of the fixed support 3.

Ползуны 6 и 7, в которые свободно входят сходящиеся рычаги 14 и 15, образовывая поступательные пары, шарнирно закреплены на оси 5 неподвижного суппорта 4, который в зависимости от требуемого радиуса обрабатываемой поверхности имеет возможность перемещаться по направляющей 20. The sliders 6 and 7, into which the converging arms 14 and 15 freely enter, forming translational pairs, are pivotally mounted on the axis 5 of the fixed support 4, which, depending on the required radius of the machined surface, can move along the guide 20.

За счет свободного перемещения рычагов 14 и 15 в ползунах 6 и 7, которые в крайних положениях коромысла 11 имеют разную длину, обеспечивается неизменное положение точки пересечения O. При выборе расчетного расстояния "a" между вращательными и поступательными парами обеспечивается при незначительных размерах рычагов перемещение бруска по дуге большого радиуса. Due to the free movement of the levers 14 and 15 in the sliders 6 and 7, which in different positions of the rocker arm 11 have different lengths, the position of the intersection point O is constant. along an arc of large radius.

После окончания обработки инструментальная головка отводит брусок 13 и деталь 19 удаляется с валков 18. After the end of the processing, the tool head retracts the block 13 and the part 19 is removed from the rolls 18.

Пример использования устройства. An example of using the device.

Определение расстояния "a" между вращательными и поступательными парами устройства рассмотрим на примере обработки образующей конического ролика к подшипнику 7616А. Длина ролика L = 44,15 мм. The determination of the distance "a" between the rotational and translational pairs of the device will be considered using the example of processing a generatrix of a tapered roller to a bearing 7616A. The length of the roller L = 44.15 mm.

Требуемый радиус обработанной поверхности должен быть R = 20000 м (величина выпуклости 11 мкм). The required radius of the treated surface should be R = 20,000 m (convexity value of 11 microns).

Длина звеньев рычагов от коромысла до ползунов, скользящих в неподвижных направляющих, b = 50 мм. The length of the links of the levers from the rocker arm to the sliders sliding in fixed guides, b = 50 mm.

Отсюда определяемое расстояние "a" равно:

Следовательно, предлагаемое устройство по своим технологическим возможностям способно обрабатывать сферические поверхности со значительными радиусами выпуклости и с достижением при этом высокой геометрической точности формы.Hence the determined distance "a" is:

Therefore, the proposed device for its technological capabilities is able to process spherical surfaces with significant convex radii and with achieving high geometric accuracy of the form.

Claims

A device for superfinishing a spherical surface of rotation parts, comprising backup rolls and a tool head mounted on a frame-shaped oscillating beam, characterized in that it is provided with converging levers, fixed guides, sliders sliding in fixed guides, and sliders rotating around a stationary axis, while the levers form rotational pairs with sliding sliders in the motionless guide rails, and translational ones rotating around the fixed axis , and the distance "a" between the pairs is determined by the formula