RU2170650C1

RU2170650C1 - Method for abrasive working of screws by means of annular embracing tool

Info

Publication number: RU2170650C1
Application number: RU99122553A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афонасьев; А.В. Коськин
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-07-20

Abstract

FIELD: machine engineering, possibly finish abrasive working of helical surfaces of precision screws of hard-to-grind materials by embracing type grinding. SUBSTANCE: method comprises steps of using annular abrasive wheel embracing worked part and having body in the form of coiled cylindrical spring and abrasive layer on its inner annular surface. Part is subjected to rotation, tool is subjected to reciprocation lengthwise feed motion. Method provides lowered thermal stresses of process and burning free grinding. EFFECT: enhanced quality and efficiency of grinding. 2 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению, к области станкостроения и может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов, например, винтов винтовых насосов, из трудношлифуемых материалов методом охватывающего шлифования. The invention relates to mechanical engineering, to the field of machine tools and can be used in the final abrasive treatment of screw surfaces of precision screws, for example, screw pumps, from hard-to-grind materials by the method of covering grinding.

Известен способ наружной обработки абразивным инструментом, содержащим цилиндрический корпус, на периферии которого закреплен расположенный по спирали абразивонесущий слой прямого профиля [1]. A known method of external processing with an abrasive tool containing a cylindrical body, on the periphery of which is mounted a spiral abrasive bearing layer of a direct profile [1].

Недостатком известного способа и инструмента для его реализации является ограниченность их применения, а именно только для наружной абразивной обработки цилиндрических поверхностей и минимальная площадь контакта инструмента с заготовкой, не позволяющая интенсифицировать режимы обработки. A disadvantage of the known method and tool for its implementation is the limited application thereof, namely, only for external abrasive machining of cylindrical surfaces and the minimum contact area of the tool with the workpiece, which does not allow to intensify the processing modes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ доводки винтовых поверхностей притиром при их относительном вращательном и возвратно-поступательном движении под действием осевой нагрузки с добавлением абразива в зону обработки и выдержки времени суммарного контакта, при этом к притиру в осевой плоскости прикладывают момент сил, который плавно изменяют пропорционально расстоянию от точки контакта в передаче винтовая поверхность - притир до оси винтовой поверхности, и одновременно изменяют время суммарного контакта притира и винтовой поверхности на участках профиля в соответствии с приведенными зависимостями [2]. The closest in technical essence and the achieved result is a method of grinding the helical surfaces by grinding during their relative rotational and reciprocating motion under the action of axial load with the addition of abrasive in the treatment zone and the exposure time of the total contact, while applying a moment of force to the grinding in the axial plane, which smoothly change in proportion to the distance from the contact point in the transmission of the helical surface - grinding in to the axis of the helical surface, and simultaneously change the time resultant angular lapping contact and a helical surface on the airfoil sections in accordance with the dependencies [2].

Недостатком известного способа и инструмента для его реализации является ограниченность применения и сложность реализации, требующая специального оборудования. The disadvantage of this method and tool for its implementation is the limited application and complexity of implementation, requiring special equipment.

Задачей изобретения является повышение качества, производительности и точности обработки за счет использования метода охватывающего шлифования, увеличивающего площадь контакта инструмента и заготовки и позволяющего интенсифицировать обработку винтовых поверхностей. The objective of the invention is to improve the quality, productivity and accuracy of processing by using the method of encompassing grinding, which increases the contact area of the tool and the workpiece and allows you to intensify the processing of helical surfaces.

Поставленная задача решается предлагаемым способом абразивной обработки винтов кольцеобразным охватывающим инструментом, включающий сообщение детали вращения, а инструменту - возвратно-поступательной продольной подачи, при этом в качестве инструмента используют охватывающий деталь кольцеобразный абразивный круг, состоящий из корпуса в виде цилиндрической пружины и абразивного слоя, закрепленного на его внутренней поверхности, кроме того, скорость вращения детали задают в зависимости от режущих свойств абразива. The problem is solved by the proposed method of abrasive processing of screws with a ring-shaped covering tool, including a message of the rotation part, and the tool with a reciprocating longitudinal feed, while a ring-shaped abrasive wheel comprising a part in the form of a cylindrical spring and an abrasive layer fixed to the tool is used on its inner surface, in addition, the speed of rotation of the part is set depending on the cutting properties of the abrasive.

Наряду с этим, способ предназначен для обработки винтов винтовых насосов. Along with this, the method is intended for processing screws of screw pumps.

Сущность способа поясняется чертежами. The essence of the method is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена схема обработки по предлагаемому способу; на фиг. 2 - элемент А на фиг. 1, частичный продольный разрез; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2. In FIG. 1 shows a processing scheme for the proposed method; in FIG. 2 - element A in FIG. 1, partial longitudinal section; in FIG. 3 - section BB in FIG. 2; in FIG. 4 is a section BB of FIG. 2.

При финишной абразивной обработке винтов 1 (например, винтовых насосов, имеющих профиль и размеры D, D₁, t, e, e₁, показанные на фиг. 1 и 2) по предлагаемому способу в охватывающий абразивный круг 2 вводят обрабатываемую заготовку - винт 1. Винту 1 сообщают вращение вокруг своей оси со скоростью V_д = V_и, равной скорости инструмента при абразивной обработке. Скорость назначается согласно характеристике охватывающего абразивного круга и режущих свойств инструмента, как при обычной традиционной абразивной обработке.When finishing abrasive processing of screws 1 (for example, screw pumps having a profile and dimensions D, D ₁ , t, e, e ₁ shown in Figs. 1 and 2) according to the proposed method, a workpiece — screw 1 — is introduced into the surrounding abrasive wheel 2 The screw 1 is informed about rotation around its axis with a speed V _d = V _and equal to the speed of the tool during abrasive machining. The speed is assigned according to the characteristics of the covering abrasive wheel and the cutting properties of the tool, as in conventional conventional abrasive processing.

Кольцеобразный охватывающий [3] круг 2, надетый на обрабатываемую вращающуюся заготовку винта 1, затормаживают с помощью штанги 3, которая неподвижно на стойках 4 закреплена, например, на суппорте (не показан). Сопряжение круга 2 со штангой 3 производится с помощью кронштейнов 5, которые закреплены на витках круга 2 и охватывают штангу 3 благодаря пазам, имеющимся в нижней части кронштейнов 5. An annular circle surrounding [3] circle 2, worn on the rotatable workpiece of the screw 1 being machined, is braked using a rod 3, which is fixedly mounted on the posts 4, for example, on a support (not shown). The coupling of the circle 2 with the rod 3 is carried out using brackets 5, which are mounted on the turns of the circle 2 and cover the rod 3 due to the grooves available in the lower part of the brackets 5.

Кольцеобразный охватывающий абразивный круг 2 состоит из корпуса 6, который представляет собой винтовую цилиндрическую пружину, сечение витка которой может иметь разнообразный профиль. Величина шага винтовой цилиндрической пружины влияет на интенсивность съема металла при обработке, кроме того, шаг винтовой цилиндрической пружины должен быть не более половины шага обрабатываемого винта. На внутреннюю кольцеобразную поверхность корпуса нанесен абразивный слой 7, например, на гибкой вулканитовой или резиновой связке, или на корпусе может быть закреплен проволочно-абразивный инструмент. The annular surrounding abrasive wheel 2 consists of a housing 6, which is a helical coil spring, the coil section of which can have a different profile. The pitch of a coil spring affects the rate of metal removal during processing, in addition, the pitch of a coil spring should be no more than half the pitch of the screw being machined. An abrasive layer 7 is applied to the inner annular surface of the body, for example, on a flexible volcanic or rubber bond, or a wire-abrasive tool can be mounted on the body.

Одновременно с главным движением резания, которым является вращение заготовки, инструменту сообщают возвратно-поступательвую продольную подачу с помощью упоров (не показаны), которые действуют на крайние кронштейны 5, или роль упоров могут выполнять стойки 4 при их возвратно-поступательном движении вдоль оси. Simultaneously with the main cutting movement, which is the rotation of the workpiece, the tool is informed of the reciprocating longitudinal feed with the help of stops (not shown), which act on the extreme brackets 5, or the posts 4 can play the role of stops when they are reciprocating along the axis.

Охватывая обрабатываемый винт 1 и благодаря пружинящим свойствам корпуса 6, витки абразивного круга, перемещаясь вдоль оси и копируя профиль винта, изменяют свои размеры в радиальном направлении (фиг. 3 и 4), обеспечивая радиальную подачу S. Витки увеличиваются и уменьшаются в диаметре, в поперечном сечении принимая форму круга (фиг. 4) или эллипса (фиг. 3), и внутренней рабочей поверхностью, в сечении имеющей профиль впадины винтовой поверхности обрабатываемого винта, ведут интенсивную абразивную обработку по всей длине винта, захватываемой инструментом. Covering the screw being machined 1 and due to the spring properties of the housing 6, the coils of the abrasive wheel, moving along the axis and copying the profile of the screw, change their sizes in the radial direction (Fig. 3 and 4), providing a radial feed S. The coils increase and decrease in diameter, in the cross-section assuming the shape of a circle (Fig. 4) or an ellipse (Fig. 3), and the inner working surface, in the cross section having the profile of the depression of the helical surface of the screw being machined, conduct intensive abrasive processing along the entire length of the screw, captured in a tool.

Внутренняя абразивная рабочая поверхность витка круга, заправленная первоначально по форме впадины и поддерживающая этот профиль благодаря самозаточке, в процессе обработки занимает положение как во впадине, так и на выступе. При этом, находясь во впадине, виток круга контактирует с заготовкой всей режущей поверхностью, снимая максимум металла, находясь на выступе - по линии, снимая минимум. Но так как во впадине виток круга разжат в меньшей степени, то усилие радиальной подачи меньше и равно P_min. На виток, находящийся на выступе, действует большее усилие радиальной подачи P_max, поэтому съем металла на вершинах и впадинах обрабатываемого винта будет равномерный.The inner abrasive working surface of a circle coil, initially tucked in the shape of a cavity and supporting this profile due to self-sharpening, occupies a position both in the cavity and on the protrusion during processing. At the same time, while in the cavity, the circle turn is in contact with the workpiece with the entire cutting surface, removing the maximum of the metal, while on the protrusion - along the line, removing the minimum. But since the circle circle is less open in the cavity, the radial feed force is less and equal to P _min . The turn located on the protrusion is affected by a greater radial feed force P _max , therefore, the removal of metal at the tops and troughs of the machined screw will be uniform.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта 27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁ = 1,65 мм, e = 3,3 мм, шаг t = 28^+-0,01 мм, шероховатость R_a = 0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207- 228, масса - 5,8 кг. Припуск на сторону - 0,25 мм. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20, абразивный охватывающий круг из 6 витков с внутренним диаметром d= 21 мм (в свободном состоянии), шириной полосы b=7 мм, толщиной абразивного слоя h=3 мм, 44А12С18В ГОСТ 2424-83, окружная скорость заготовки - V_д = 169,56 м/мин (2,82 м/с), n_д = 2000 об./мин, продольная подача S_пр = 2,8 мм/об. , требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через T_м = 5,5 мин (против T_м ^баз = 16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки, с последующим полированием абразивной лентой ЛВТ 2200х55 Э4, 5-8-10 ГОСТ 12439-79 на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми несоседними шагами: была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.Example. The left screw H41.1016.01.001 of the screw pump EVN5-25-1500 was processed, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, screw cross-section diameter 27 ^-0.05 mm, eccentricity e ₁ = 1 , 65 mm, e = 3.3 mm, pitch t = 28 ^{+ -0.01} mm, roughness R _a = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight - 5.8 kg. Side allowance - 0.25 mm. The processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20, abrasive covering circle of 6 turns with an inner diameter d = 21 mm (in the free state), strip width b = 7 mm, abrasive layer thickness h = 3 mm, 44A12C18V GOST 2424-83, peripheral workpiece speed - V _d = 169 56 m / min (2.82 m / s), n _d = 2000 rpm, longitudinal feed S _pr = 2.8 mm / r. , the required roughness and accuracy of the screw surface was achieved after T _m = 5.5 min (against T _m ^bases = 16.5 min according to the basic version with traditional grinding using a grinding head, followed by polishing with an abrasive tape ЛВТ 2200х55 Э4, 5-8 -10 GOST 12439-79 on a 1K62 lathe at Livhydromash JSC). The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10B cl. 1 GOST 577-68. The accumulated error between any non-adjacent steps: was no more than 0.1 mm, the clearance when controlling with a straightedge of the protrusions forming in diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

Достоинствами предлагаемого способа обработки кольцевым кругом являются возможность абразивной обработки валов с переменным сечением, в частности винтов, легко достижима нужная скорость резания, высокая производительность. The advantages of the proposed method of processing an annular circle are the possibility of abrasive machining of shafts with a variable cross-section, in particular screws, the desired cutting speed, high productivity are easily achieved.

Преимущества предлагаемого способа абразивной обработки кольцевыми кругами: отсутствие стыков, более плавное вращение, жесткость технологической системы, нет необходимости поддерживать от прогиба люнетом обрабатываемый нежесткий, имеющий большую длину при малом диаметре, винт (как при традиционном круглом шлифовании), повышается качество и точность обработки благодаря кольцевому схватыванию инструментом обрабатываемой поверхности при снятии больших неравномерных припусков, в 2-3 раза повышается производительность обработки благодаря большой площади контакта инструмента с заготовкой и сокращению количества проходов, свободный доступ смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания между витками также положительно влияет на производительность. The advantages of the proposed method of abrasive processing in annular circles: the absence of joints, smoother rotation, the rigidity of the technological system, there is no need to support a machined non-rigid screw having a large length with a small diameter from bending with a rest (as with traditional round grinding), the quality and accuracy of processing are improved due to ring gripping with a tool of a processed surface when removing large uneven allowances, productivity of processing increases 2-3 times Due to the large area of contact between the tool and the workpiece and a reduction in the number of passes, free access of the cutting fluid to the cutting zone between the turns also positively affects productivity.

Благодаря применению предлагаемого способа абразивной обработки винтовых поверхностей винтов кольцеобразным охватывающим инструментом улучшается качество и повышается производительность за счет снижения теплонапряженности процесса и гарантированной бесприжоговой обработки. Due to the application of the proposed method for abrasive processing of screw surfaces of screws with an annular female tool, the quality is improved and productivity is improved by reducing the heat stress of the process and guaranteed mild processing.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ N 1577579, кл. 67 C1, 1970.Sources of information taken into account during the examination
1. The patent of Germany N 1577579, cl. 67 C1, 1970.

2. Авт. св. СССР N 1328170, кл. В 24 В 37/02, В 23 G 1/36 заяв. 4042739/31-08. заявл. 26.03.86, опубл. 07.08.87. Бюл. N 29 - прототип. 2. Auth. St. USSR N 1328170, class 24 V 37/02, 23 G 1/36 decl. 4042739 / 31-08. declared 03/26/86, publ. 08/07/87. Bull. N 29 is a prototype.

3. Казаков В. М. Шлифование при повышенных скоростях резания. - Киев: Техника, 1971. С. 9-11.5 3. Kazakov V. M. Grinding at high cutting speeds. - Kiev: Technique, 1971.P. 9-11.5

Claims

1. The method of abrasive processing of screws with an annular covering tool, comprising a message of the rotation part, and the tool with a reciprocating longitudinal feed, characterized in that the ring-shaped abrasive wheel, comprising a body in the form of a cylindrical spring and an abrasive layer fixed to the workpiece, is used as a tool on its inner surface, while the rotational speed of the part is set depending on the cutting properties of the abrasive.

2. The method according to claim 1, characterized in that it is intended for processing screws of screw pumps.