RU2211130C1

RU2211130C1 - Way of finishing abrasive machining of outer elliptical surfaces

Info

Publication number: RU2211130C1
Application number: RU2002102402/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афанасьев; Д.Л. Кобзев; Д.С. Фомин
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-08-27
Also published as: RU2002102402A

Abstract

FIELD: machining of metals, grinding of parts with outer elliptical surfaces. SUBSTANCE: wheel embracing part and made component of individual abrasive segments forming peripheral inner cutting surface is used for grinding. Cutting surface is divided during dressing into two parts equal in height and placed at angle α with rotation axis of grinding wheel. The latter is set at angle α with longitudinal axis of part and is given longitudinal feed relative to immobile part and cross cutting-in feed by way of growth of angle α per each double stroke of longitudinal feed. Description has design formula to determine value of angle α depending on value of major and minor semi-axes of elliptical surface. EFFECT: expanded technological potential of way, enhanced precision and quality of machining. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке шлифованием и может быть использовано при изготовлении деталей с наружными эллиптическими поверхностями. The invention relates to metal working by grinding and can be used in the manufacture of parts with external elliptical surfaces.

Известен способ финишной обработки винтов, заключающийся в сообщении шлифовальному кругу, установленному под углом, равным углу подъема винта, вращения, перемещения в поперечном направлении и поступательного движения с продольной подачей, равной шагу винта, а детали - вращения вокруг своей оси со скоростью, связанной с продольной подачей круга, при этом в качестве круга используют охватывающий деталь шлифовальный круг, который устанавливают с эксцентриситетом, а перемещение круга в поперечном направлении осуществляют увеличением эксцентриситета и вращением круга и детали в разных направлениях [1]. A known method of finishing screws, which consists in communicating to a grinding wheel installed at an angle equal to the angle of elevation of the screw, rotation, movement in the transverse direction and translational motion with a longitudinal feed equal to the pitch of the screw, and the details of rotation around its axis with a speed associated with longitudinal feed of the circle, while the grinding wheel covering the part is used as a circle, which is installed with an eccentricity, and the movement of the circle in the transverse direction is carried out by increasing the eccentricity ntrisiteta and rotation wheel and items in different directions [1].

Известный способ позволяет осуществить обработку валов с эллиптической поверхностью, но из-за того, что конструкция охватывающего круга не позволяет восстанавливать первоначальный внутренний диаметр круга, который необходимо поддерживать постоянным, способ и устройство для его реализации требуют коренного изменения. The known method allows the processing of shafts with an elliptical surface, but due to the fact that the design of the enclosing circle does not allow to restore the original inner diameter of the circle, which must be kept constant, the method and device for its implementation require a radical change.

Известен способ обточки эллиптической поверхности на токарном станке посредством специальной резцедержавки, укрепленной в шпинделе станка [2]. Способ основан на том, что проекция окружности на наклонную плоскость дает эллипс. A known method of turning an elliptical surface on a lathe by means of a special tool holder mounted in the spindle of the machine [2]. The method is based on the fact that the projection of a circle onto an inclined plane gives an ellipse.

Недостатком известного способа является невозможность получения высокого класса шероховатости и точности обработанной эллиптической поверхности, которые присущи только абразивно-алмазной обработке. Кроме того, закаленные поверхности деталей затруднительно обрабатывать точением, только шлифование позволяет эффективно удалять дефектный поверхностный слой, оставленный в качестве припуска. The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining a high class of roughness and accuracy of the processed elliptical surface, which are inherent only in abrasive-diamond processing. In addition, the hardened surfaces of the parts are difficult to turn, only grinding allows you to effectively remove the defective surface layer left as an allowance.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа, повышение точности и качества обработки наружной эллиптической поверхности, снижение величины шероховатости, повышение точности обработки и решение вопроса по осуществлению подачи врезания при неоднократных проходах, а также обеспечение независимости профиля обработанного изделия от диаметра шлифовального круга. The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the method, improve the accuracy and quality of processing of the outer elliptical surface, reduce the roughness, increase the accuracy of processing and solve the problem of feeding cutting during repeated passes, as well as ensuring the independence of the profile of the processed product from the diameter of the grinding wheel.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей, включающим сообщение шлифовальному кругу, установленному под углом к продольной оси детали, вращения и поступательного продольного движения при неподвижной детали, причем в качестве круга используют охватывающий деталь сборный шлифовальный круг, центр вращения которого устанавливают на оси обрабатываемой детали, а поперечную подачу врезания S_α осуществляют путем увеличения угла α на каждый двойной ход продольной подачи S_пр, при этом круг устанавливают под углом
α=arccos(b/a),
где - а и b - соответственно большая и меньшая полуоси обрабатываемой эллиптической наружной поверхности.The problem is achieved by the proposed method for the final abrasive treatment of external elliptical surfaces, including a message to the grinding wheel installed at an angle to the longitudinal axis of the part, rotation and translational longitudinal movement with the stationary part, and the combined grinding wheel covering the part being used, the center of rotation of which is mounted on the axis of the workpiece, and the transverse cutting feed S _{α is} carried out by increasing the angle α for each double stroke oh supply S _CR , while the circle is set at an angle
α = arccos (b / a),
where - a and b are, respectively, the larger and smaller semi-axes of the processed elliptical outer surface.

При этом используют сборный шлифовальный круг, составленный из отдельных сегментов, имеющих возможность радиального перемещения при наладке, осуществляемой по мере износа сегментов и восстановления внутреннего диаметра D=2а круга. In this case, a prefabricated grinding wheel is used, composed of individual segments having the ability to radially move during commissioning, which is carried out as the segments wear and restoration of the inner diameter D = 2a of the wheel.

Кроме того, периферийную внутреннюю режущую поверхность круга при правке делят на две равные по высоте части, расположенные под углом α к оси вращения инструмента. In addition, the peripheral inner cutting surface of the wheel during editing is divided into two parts of equal height, located at an angle α to the axis of rotation of the tool.

На фиг.1 представлена схема реализации способа финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей; на фиг.2 - вид слева по А на фиг. 1. Figure 1 presents a diagram of the implementation of the method of finishing abrasive treatment of external elliptical surfaces; in Fig.2 is a left view along A in Fig. 1.

Способ отделочной абразивной обработки валов с наружными шейками с эллиптической поверхностью основан на том, что проекция окружности внутренней режущей поверхности охватывающего круга на наклонную плоскость дает эллипс. The method of finishing abrasive processing of shafts with outer necks with an elliptical surface is based on the fact that the projection of the circumference of the inner cutting surface of the enclosing circle on an inclined plane gives an ellipse.

Способ финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей валов 1 включает сообщение шлифовальному кругу 2, установленному под углом α к продольной оси детали, вращения V_и и поступательного продольного движения S_пр при неподвижной детали. В качестве круга используют охватывающий деталь сборный шлифовальный круг 2, центр вращения О которого устанавливают на оси обрабатываемой детали 1, а поперечную подачу врезания S_α осуществляют путем увеличения угла α на каждый двойной ход продольной подачи S_пр, при этом круг устанавливают под углом
α=arccos(b/a),
где - а и b - соответственно большая и меньшая полуоси обрабатываемой эллиптической наружной поверхности.The method of finishing abrasive machining of the outer elliptical surfaces of the shafts 1 includes a message to the grinding wheel 2 installed at an angle α to the longitudinal axis of the part, rotation V _and and translational longitudinal motion S _CR when the part is stationary. As a circle, a prefabricated grinding wheel 2 covering the part is used, the center of rotation O of which is installed on the axis of the workpiece 1, and the transverse cutting feed S _{α is} made by increasing the angle α for each double stroke of the longitudinal feed S _pr , while the circle is set at an angle
α = arccos (b / a),
where - a and b are, respectively, the larger and smaller semi-axes of the processed elliptical outer surface.

Кроме того, используют сборный шлифовальный круг 2, составленный из отдельных сегментов 3, имеющих возможность радиального перемещения при наладке, осуществляемой по мере износа сегментов и восстановления внутреннего диаметра D=2а круга. In addition, use a prefabricated grinding wheel 2, composed of individual segments 3, with the possibility of radial movement during adjustment, carried out as the segments wear and restoration of the inner diameter D = 2A of the wheel.

При правке периферийную внутреннюю режущую поверхность круга 2 делят на две равные по высоте части, расположенные под углом α к оси вращения инструмента. Левая часть от плоскости симметрии круга, проходящая через т.О, согласно фиг.1 работает, когда сегменты находятся вверху, относительно продольной оси детали, правая часть от т.О работает, когда сегменты - внизу. When editing, the peripheral inner cutting surface of the circle 2 is divided into two parts of equal height, located at an angle α to the axis of rotation of the tool. The left side of the plane of symmetry of the circle passing through T.O., according to Fig. 1, works when the segments are at the top, relative to the longitudinal axis of the part, the right part of T.O. works when the segments are at the bottom.

Наладка сегментов 3 на диаметр D осуществляется при остановленном процессе с помощью ввинчивания резьбовых пробок 4, которые перемещают подпружиненные пружинами 5 металлические стаканы 6, на которых известными способами закреплены абразивные сегменты 3. Стаканы 6 с абразивными сегментами 3 расположены в радиальных пазах вращательно-подвижной полой оправки 7, которая установлена в корпусе 8 посредством подшипников 9. Оправка 7 имеет шкив 10, который соединен ремнем 11 с приводом (не показан). The adjustment of the segments 3 to the diameter D is carried out when the process is stopped by screwing in the screw plugs 4, which move the metal cups 6, spring-loaded with springs 5, on which the abrasive segments 3 are mounted by known methods. The cups 6 with the abrasive segments 3 are located in the radial grooves of the rotary movable hollow mandrel 7, which is installed in the housing 8 by means of bearings 9. The mandrel 7 has a pulley 10, which is connected by a belt 11 to a drive (not shown).

Корпус 8 шарнирно соединен с основанием 12 и может изменять угол α установки оси вращения круга 2 при изменении размеров объекта производства, а также при осуществлении поперечной подачи врезания, поворачиваясь относительно точки О. Основание 12 может быть закреплено, например, на суппорте токарного станка (не показан). The housing 8 is pivotally connected to the base 12 and can change the installation angle α of the axis of rotation of the circle 2 when changing the dimensions of the production object, as well as when transversely feeding the plunge, turning relative to point 0. The base 12 can be fixed, for example, on a support of a lathe (not shown).

Способ финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей валов может быть применен как для черновой обработки, так и для чистового шлифования. The method of finishing abrasive machining of the outer elliptical surfaces of the shafts can be applied both for roughing and for finishing grinding.

При небольших перепадах большой и малой полуосей "а" и "b" эллиптической поверхности формирование последней производят по предлагаемому способу, деля всю операцию на черновые, получистовые, чистовые и финишные переходы. При этом предварительное, например, токарное точение шейки вала производят цилиндрической формы. With small differences between the major and minor axes "a" and "b" of the elliptical surface, the formation of the latter is carried out according to the proposed method, dividing the entire operation into draft, semi-finished, finishing and finishing transitions. In this case, a preliminary, for example, turning turning of the shaft journal is carried out in a cylindrical shape.

При больших размерах большой и малой полуосей "а" и "b" эллиптической поверхности формирование последней производят в две операции: предварительное, например, токарное точение шейки вала эллиптической формы [2] с оставлением припуска под шлифование и окончательную финишную обработку по предлагаемому способу. With large sizes of the major and minor axes "a" and "b" of the elliptical surface, the formation of the latter is carried out in two operations: preliminary, for example, turning the neck of the shaft of an elliptical shape [2], leaving an allowance for grinding and final finishing by the proposed method.

Способ финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей валов заключается в следующем. Перед обработкой сборный шлифовальный круг 2 правят, выдерживая внутренний диаметр D и деля на две равные по высоте части его периферийную внутреннюю поверхность, располагая режущие поверхности этих частей под углом α к оси вращения инструмента. Балансировку инструмента производят известными способами. Включают вращательное движение оправки 7 с инструментом 2 со скорость V_и, определяемой режущими свойствами абразива, и при угле наклона α = 0 корпуса 8 в него вводят обрабатываемую заготовку, при необходимости поджимают ее задним центром, причем деталь - неподвижна. Давая продольную подачу S_пр, величину которой определяют традиционным способом, на каждый двойной ход ее осуществляют подачу врезания S_α путем увеличения угла α. Обработку заканчивают выхаживанием, которая осуществляется без подачи врезания S_α, только с продольной подачей S_пр.The method of finishing abrasive machining of the outer elliptical surfaces of the shafts is as follows. Before processing, the combined grinding wheel 2 is corrected, maintaining the inner diameter D and dividing its peripheral inner surface by two parts of equal height, positioning the cutting surfaces of these parts at an angle α to the axis of rotation of the tool. The instrument is balanced by known methods. The rotational movement of the mandrel 7 with the tool 2 is turned on at a speed V _and determined by the cutting properties of the abrasive, and when the angle of inclination α = 0 of the housing 8, the workpiece is introduced into it, if necessary, it is pressed by the rear center, and the part is stationary. Giving a longitudinal feed S _CR , the value of which is determined in the traditional way, for each double stroke it feeds the cut-in S _α by increasing the angle α. The treatment is completed by nursing, which is carried out without feeding plunge S _α , only with a longitudinal feed S _pr

Как видно на фиг. 1, обработка предлагаемым способ позволяет повысить точность изделия и виброустойчивость процесса, так как охватывающий круг контактирует с заготовкой в двух диаметрально противоположных местах и возникающие радиальные составляющие сил резания взаимно уравновешиваются, не вызывая изгиб детали. As seen in FIG. 1, the processing of the proposed method can improve the accuracy of the product and the vibration resistance of the process, since the enclosing circle is in contact with the workpiece in two diametrically opposite places and the resulting radial components of the cutting forces are mutually balanced without causing bending of the part.

Пример. Обрабатывалась эллиптическая шейка вала длиной 20 мм, имеющая размеры поперечного сечения: 2а=27^-0,05 мм; 2b=25,36^-0,05 мм. Угол установки инструмента определяем по формуле α=arc cos (b/a)=arc cos (12,68/13,5)=20^o. Заготовка цилиндрической формы поперечного сечения диаметром ⌀ 27,6 мм. Внутренний диаметр шлифовального круга правили и настраивали до D=27 мм. Шероховатость обработанной поверхности должна быть Ra=0,4 мкм, материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207... 228. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20, инструментальная охватывающая головка с абразивным охватывающим кругом сборным из прямоугольных сегментов типа СП 45х55х80 24А16С25К ГОСТ 2464-82, скорость головки V_и= 7,85 м/с, n_и==3000 мин^-1, S_пр=900 мм/мин, S_α=1'1,2'' /дв.ход, или в пересчете в мм на диаметре 27 мм S_α= 0,004 мм/дв.ход. Требуемая шероховатость и точность эллиптической поверхности шейки вала была достигнута через Т_м=(45+20)(0,3-1,4/900•0,004=7,58 мин, где (45+20) - длина хода суппорта при перебеге круга на каждую сторону, равном 0,5 ширины бруска; 1,4 - коэффициент, учитывающий затраты времени на выхаживание.Example. An elliptical shaft neck with a length of 20 mm was processed, having the dimensions of the cross section: 2a = 27 ^-0.05 mm; 2b = 25,36 ^-0,05 mm. The installation angle of the tool is determined by the formula α = arc cos (b / a) = arc cos (12.68 / 13.5) = 20 ^o . Billet of cylindrical cross section with a diameter of ⌀ 27.6 mm. The inner diameter of the grinding wheel was corrected and adjusted to D = 27 mm. The roughness of the treated surface should be Ra = 0.4 μm, material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207 ... 228. Processing was carried out on a screw-cutting machine mod. 16K20, instrumental female head with an abrasive female circle assembled from rectangular segments like SP 45x55x80 24A16C25K GOST 2464-82, head speed V _i = 7.85 m / s, n _i == 3000 min ^-1 , S _pr = 900 mm / min , S _α = 1'1.2 '' / two-way, or in terms of mm on a diameter of 27 mm S _α = 0.004 mm / two-way. The required roughness and accuracy of the elliptical surface of the shaft neck was achieved through T _m = (45 + 20) (0.3-1.4 / 900 • 0.004 = 7.58 min, where (45 + 20) is the caliper stroke length when the wheel runs on each side equal to 0.5 bar width; 1.4 - coefficient taking into account the time spent on nursing.

Благодаря применению предлагаемого способа стало возможным финишная абразивная обработка наружных эллиптических поверхностей валов, т.е. расширились технологические возможности способа, улучшилось качество, снизилась величина шероховатости и повысилась производительность за счет использования охватывающего круга и увеличения длины дуги контакта круга с заготовкой и решены вопросы по осуществлению подачи врезания при неоднократных проходах, а также обеспечение независимости профиля обработанного изделия от диаметра шлифовального круга. Thanks to the application of the proposed method, it became possible to finish abrasive the external elliptical surfaces of the shafts, i.e. the technological capabilities of the method have expanded, the quality has improved, the roughness value has decreased, and productivity has increased due to the use of the enclosing circle and the increase in the length of the arc of contact between the wheel and the workpiece, and issues have been resolved regarding the performance of the infeed during repeated passes, as well as ensuring the independence of the processed product profile from the diameter of the grinding wheel.

Источники информации
1. Патент РФ 2167748, МКИ В 23 G 1/36. Способ финишной обработки винтов. Степанов Ю. С. , Афанасьев Б.И. и др. Заявка 99121764/02, заяв. 12.10.99. опуб. 27.05.2001. Бюл. 15.Sources of information
1. RF patent 2167748, MKI B 23 G 1/36. The method of finishing the screws. Stepanov Yu.S., Afanasyev B.I. and other Application 99121764/02, application. 10/12/99. publ. 05/27/2001. Bull. fifteen.

2. Карелин Н. М. Бескопирная обработка цилиндрических деталей с криволинейными поперечными сечениями. - М.: Машиностроение, 1966, с. 11-13, рис. 1-12. 2. Karelin N. M. Non-carbon steel machining of cylindrical parts with curvilinear cross sections. - M.: Mechanical Engineering, 1966, p. 11-13, fig. 1-12.

Claims

1. The method of finishing abrasive machining of external elliptical surfaces, including a message of rotation to the grinding wheel, characterized in that the grinding wheel used is a prefabricated grinding wheel covering the workpiece, which is set at an angle α to its longitudinal axis located on the last center of its rotation, and inform the grinding wheel the longitudinal feed of the relatively stationary part and the lateral feed of the plunge by increasing the angle α by each double stroke of the longitudinal feed, whose rank is determined by the formula
α = arc cos (b / a),
where a and b are, respectively, the major and minor semiaxes of the processed elliptical outer surface.

2. The method according to p. 1, characterized in that they use a prefabricated grinding wheel composed of individual segments having the ability to radial movement during commissioning, carried out as the segments wear and restore the inner diameter of the wheel D = 2a.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that they use a precast grinding wheel with an internal cutting surface, divided when editing into two parts of equal height, located at an angle α to the axis of rotation.