RU2225785C1

RU2225785C1 - Apparatus for superfinishing

Info

Publication number: RU2225785C1
Application number: RU2002118389/02A
Authority: RU
Inventors: нчиков Ю.Н. Пол; Ю.Н. Полянчиков; ненко А.А. Емель; А.А. Емельяненко; С.В. Колесников; А.А. Душко
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-03-20
Also published as: RU2002118389A

Abstract

FIELD: abrasive working, possibly superfinishing machine tools, separately installed apparatuses mounted in lathes, turret-type machine tools and others. SUBSTANCE: apparatus includes oscillating mechanism, tool holder, pneumatic distributing unit with rotary gate valve and throttle, cylinder for forcing abrasive block. Said cylinder has housing in which sleeve with stationary piston made monolithically with rod is arranged. Rod is rigidly secured to housing. Inside rod there is axle with disc. Piston and disc have openings and grooves providing free motion of liquid. Disc is made with possibility of rotation by fixed angle. Such design provides rigid and also elastic superfinishing realized respectively at superimposing of openings and grooves of disc and piston or at their matching. EFFECT: enlarged manufacturing possibilities of apparatus. 4 dwg

Description

Изобретение относится к абразивной обработке металлов и может быть использовано в суперфинишных станках, а также как отдельное устройство для суперфиниширования, устанавливаемое на токарных, карусельных и других станках.The invention relates to abrasive processing of metals and can be used in superfinishing machines, as well as a separate device for superfinishing, installed on turning, rotary and other machines.

Суперфиниширование - отделочный метод обработки абразивными брусками. Обработка происходит без существенного изменения размеров и макрогеометрии поверхности. К отделочному методу обработки абразивными брусками также относится и хонингование. Процессы хонингования и суперфиниширования при общности механизма абразивного воздействия имеют различие в системе поддержания контакта бруска с деталью. При хонинговании контакт замыкается кинематически, с помощью клиновой пары, жесткость системы прижима бруска высока, сила резания при наличии погрешностей формы заготовки непрерывно изменяется. При суперфинишировании с упругим, через пружину, поджимом бруска жесткость системы мала, а сила резания практически постоянна, независимо от формы заготовки, вследствие чего происходит незначительное исправление погрешностей формы. Предлагаемое устройство для суперфиниширования обеспечивает поддержание контакта бруска с деталью как с жестким, так и с упругим замыканием системы.Superfinishing is the finishing method for processing abrasive bars. Processing occurs without a significant change in the size and macrogeometry of the surface. Honing is also a finishing method for abrasive treatment. The processes of honing and superfinishing with a common abrasive mechanism have a difference in the system of maintaining contact between the bar and the part. When honing, the contact closes kinematically, using a wedge pair, the rigidity of the bar clamp system is high, the cutting force in the presence of errors in the shape of the workpiece is continuously changing. When superfinishing with elastic, through the spring, squeezing the bar, the rigidity of the system is small, and the cutting force is almost constant, regardless of the shape of the workpiece, resulting in a slight correction of shape errors. The proposed device for superfinishing provides maintaining contact of the bar with the part with both hard and elastic closure of the system.

Известно устройство для суперфиниширования [Кремень З.И., Стратиевский И.Х. Хонингование и суперфиниширование деталей./Под ред. Л.Н.Филимонова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1988, с.60], содержащее механизм осциллирования, инструментодержатель, цилиндр прижима бруска, внутри которого установлен золотник с обратным клапаном.A device for superfinishing [Flint Z.I., Stratievsky I.Kh. Honing and superfinishing of parts. / Ed. L.N. Filimonova. - 3rd ed., Revised. and add. - L .: Mashinostroenie, 1988, p. 60], containing an oscillation mechanism, tool holder, bar clamp cylinder, inside of which a spool with a check valve is installed.

Однако данная конструкция устройства для суперфиниширования обеспечивает жесткое суперфиниширование, так как обратный клапан обеспечивает только жесткий прижим инструмента к обрабатываемой поверхности и не обеспечивает упругое суперфиниширование.However, this design of the superfinishing device provides rigid superfinishing, since the check valve provides only a rigid hold of the tool against the work surface and does not provide elastic superfinishing.

Кроме того, данная конструкция устройства для суперфиниширования содержит очень большое количество дополнительных элементов и оборудования, что усложняет его конструкцию.In addition, this design of the device for superfinishing contains a very large number of additional elements and equipment, which complicates its design.

Известно устройство для суперфиниширования [Патент РФ, №2074083, кл В 24 В 35/00, 1992 г.], содержащее механизм осцилляции с гидроцилиндром и инструментальную головку, устройство снабжено вторым гидроцилиндром, шток поршня которого соединен с инструментальной головкой, а рабочие полости соединены жесткими объемами жидкости с соответствующими рабочими полостями гидроцилиндра механизма осцилляции.A device for superfinishing is known [RF Patent, No. 2074083, class B 24 V 35/00, 1992], comprising an oscillation mechanism with a hydraulic cylinder and a tool head, the device is equipped with a second hydraulic cylinder, the piston rod of which is connected to the tool head, and the working cavities are connected hard volumes of fluid with the corresponding working cavities of the hydraulic cylinder of the oscillation mechanism.

Однако данная конструкция устройства для суперфиниширования также обеспечивает только жесткое суперфиниширование, так как гидроцилиндр прижима бруска обеспечивает только жесткий прижим инструмента к обрабатываемой поверхности и не обеспечивает упругое суперфиниширование.However, this design of the superfinishing device also provides only rigid superfinishing, since the bar clamp hydraulic cylinder provides only rigid clamping of the tool to the work surface and does not provide elastic superfinishing.

Известно устройство для суперфиниширования [А.с. СССР №952948, кл. В 24 В 35/00, 1982 г.], рассмотренное в качестве прототипа, содержащее механизм осциллирования, инструментодержатель, цилиндр прижима бруска и пневмораспределительный узел с вращающимся распределительным золотником и дросселем, механизм осциллирования выполнен в виде подвески, состоящей из двух корпусов, соединенных между собой при помощи гибких элементов, жестко закрепленных на корпусах, внутри которых помещен осциллирующий золотник, причем инструментодержатель установлен на одном из корпусов.A device for superfinishing [A.S. USSR No. 952948, class In 24 In 35/00, 1982], considered as a prototype, containing an oscillation mechanism, a tool holder, a bar clamp cylinder and a pneumatic distribution unit with a rotating distribution valve and a throttle, the oscillation mechanism is made in the form of a suspension consisting of two cases connected between by means of flexible elements rigidly fixed to the housings, inside of which an oscillating spool is placed, and the tool holder is mounted on one of the housings.

Использование данной конструкции устройства для суперфиниширования обеспечивает только жесткое суперфиниширование, так как цилиндр прижима бруска обеспечивает только жесткий прижим инструмента к обрабатываемой поверхности и не обеспечивает упругое суперфиниширование.The use of this design of the device for superfinishing provides only rigid superfinishing, since the cylinder of clamping the bar provides only rigid clamping of the tool to the work surface and does not provide elastic superfinishing.

Задачей изобретения является создание конструкции устройства для суперфиниширования, позволяющего осуществлять суперфинишную обработку как с жестким, так и с упругим замыканием системы.The objective of the invention is to create the design of a device for superfinishing, allowing for superfinishing with both hard and elastic closure of the system.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения, как жесткого так и упругого суперфиниширования.The technical result of the invention is the expansion of functionality by providing both hard and elastic superfinishing.

Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для суперфиниширования, содержащее механизм осциллирования, инструментодержатель, цилиндр прижима бруска, пневмораспределительный узел с вращающимся распределительным золотником и дросселем, цилиндр прижима, состоит из корпуса, внутри которого установлен стакан с неподвижным поршнем, выполненным за одно целое со штоком, жестко закрепленным на корпусе, внутри штока на оси установлен диск, причем поршень и диск имеют отверстия и пазы, обеспечивающие свободное движение жидкости, при этом диск выполнен с возможностью фиксированного поворота до полного совпадения всех отверстий и пазов.The technical result achieved is achieved by the fact that the superfinishing device comprising an oscillation mechanism, a tool holder, a bar clamp cylinder, a pneumatic distribution unit with a rotating distributor valve and a throttle, a clamp cylinder, consists of a housing inside which a glass with a fixed piston is installed, made in one piece with a rod rigidly mounted on the housing, a disk is mounted on the axis inside the rod, the piston and the disk having holes and grooves providing free movement liquid, while the disk is made with the possibility of a fixed rotation until full coincidence of all holes and grooves.

Таким образом посредством диска, установленного на оси внутри штока поршня прижима, выполненного с возможностью фиксированного поворота до полного совпадения всех отверстий и пазов, обеспечивают регулирование скорости истечения рабочей жидкости из штоковой во внештоковую полости цилиндра, что позволяет изменить жесткость системы и расширить функциональные возможности за счет обеспечения как жесткого, так и упругого суперфиниширования.Thus, by means of a disk mounted on an axis inside the clamp piston rod, made with the possibility of a fixed rotation until all holes and grooves coincide, the flow rate of the working fluid from the rod into the external cavity of the cylinder is controlled, which allows you to change the stiffness of the system and expand the functionality due to providing both hard and elastic superfinishing.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для суперфиниширования; на фиг.2 - пневматическая принципиальная схема устройства; на фиг.3 изображен диск вид по А-А на фиг.1; на фиг.4 изображен вид устройства в плане.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a device for superfinishing; figure 2 - pneumatic circuit diagram of the device; figure 3 shows a disk view aa in figure 1; figure 4 shows a view of the device in plan.

Предлагаемая конструкция устройства для суперфиниширования содержит механизм осциллирования 1 (фиг.1), который сообщает инструменту 2, представляющему собой абразивный брусок, возвратно-поступательное движение, включающий в себя пневмораспределительный узел 3 с вращающимся распределительным золотником 4 (фиг.2). Пневмораспределительный узел 3 служит для циклического попеременного подвода сжатого воздуха в правую и левую полости золотника 5 и состоит из вращающегося распределительного золотника 4 и пневматического двигателя 6. Дросель 7, регулирующий объем воздуха, поступающего к пневмодвигателю 6, и дроссель 8, установленный на выходе отработанного воздуха, позволяют регулировать частоту осцилляции инструмента 2. Инструментодержатель 9 (фиг.1), который удерживает инструмент 2, установлен на механизме осциллирования 1. Цилиндр прижима служит для прижима инструмента 2 к обрабатываемой поверхности. Цилиндр прижима состоит из корпуса 10, который с помощью своей пластины 11 (фиг.4) позволяет устанавливать устройство в резцедержатель станка. Внутри корпуса 10 (фиг.1) установлен стакан 12, выполняющий роль направляющей, с неподвижным поршнем 13, который осуществляет поступательное движение стакана 12. Поршень 13 выполнен за одно целое со штоком 14, который жестко крепится к корпусу 10. Внутри штока 14 установлена ось 15, на которой крепится диск 16. В поршне 13 и диске 16 имеются отверстия 17 и пазы 18, которые связывают штоковую и внештоковую полости цилиндра прижима, тем самым обеспечивают свободное движение жидкости. Диск 16 выполнен с возможностью фиксированного поворота до полного совпадения всех отверстий 17 и пазов 18. На штоке 14 закреплен эластичный диск 19, который выполняет функцию обратного клапана. Пружина 20 предназначена для прижима инструмента 2 к обрабатываемой поверхности и возврата стакана 12 в исходное положение. На оси 15 закреплена рукоятка 21, которая позволяет поворачивать диск 16. Крышка 22 обеспечивает герметичность стакана 12. Фиксированный поворот диска 16 (фиг. 3) ограничен канавкой 22.The proposed design of the device for superfinishing contains an oscillation mechanism 1 (Fig. 1), which tells the tool 2, which is an abrasive block, reciprocating movement, which includes a pneumatic distribution unit 3 with a rotating distribution valve 4 (Fig.2). The pneumatic distribution unit 3 serves for cyclic alternate supply of compressed air into the right and left cavities of the spool 5 and consists of a rotating distribution spool 4 and a pneumatic engine 6. Throttle 7, regulating the amount of air supplied to the air motor 6, and a throttle 8 installed at the exhaust air outlet , allow you to adjust the oscillation frequency of the tool 2. Tool holder 9 (figure 1), which holds the tool 2, is mounted on the oscillation mechanism 1. The pressure cylinder is used for press tool 2 to the work surface. The clamp cylinder consists of a housing 10, which with the help of its plate 11 (figure 4) allows you to install the device in the tool post of the machine. A cup 12 is installed inside the housing 10 (FIG. 1), which acts as a guide, with a stationary piston 13, which translates the cup 12. The piston 13 is made integrally with the rod 14, which is rigidly attached to the housing 10. An axis is installed inside the rod 14 15, on which the disk 16 is mounted. In the piston 13 and the disk 16 there are openings 17 and grooves 18 that connect the stock and out-of-cavity cavities of the pressure cylinder, thereby providing free movement of the fluid. The disk 16 is made with the possibility of a fixed rotation until all the holes 17 and the grooves 18 completely coincide. An elastic disk 19 is fixed to the rod 14, which acts as a check valve. The spring 20 is designed to clamp the tool 2 to the work surface and return the glass 12 to its original position. A handle 21 is fixed on the axis 15, which allows the disk 16 to be rotated. The cover 22 ensures the tightness of the glass 12. The fixed rotation of the disk 16 (Fig. 3) is limited by the groove 22.

Предлагаемое устройство для суперфиниширования работает следующим образом.The proposed device for superfinishing works as follows.

После подвода устройства к обрабатываемой поверхности, включается механизм осциллирования 1, сжатый воздух из пневмосистемы подводится одновременно к пневмодвигателю 6 и распределительному золотнику 4. Пневмодвигатель 6 приводит во вращение распределительный золотник 4, который подает сжатый воздух попеременно под левый и правый торцы золотника 5, заставляя его совершать колебательное движение, которое передается через инструментодержатель 9 к инструменту 2.After the device is brought to the surface to be machined, the oscillation mechanism 1 is turned on, compressed air from the pneumatic system is supplied simultaneously to the air motor 6 and the distribution valve 4. The air motor 6 rotates the distribution valve 4, which supplies compressed air alternately under the left and right ends of the valve 5, forcing it make an oscillatory movement, which is transmitted through the tool holder 9 to the tool 2.

При упругом суперфинишировании рукоятка 21 находится в первом положении, при котором все отверстия 17 и пазы 18 открыты. В момент, когда неровность поверхности заготовки толкает инструмент 2, стакан 12 резко входит в корпус 10. При этом, вследствие того, что объемы внештоковой и штоковой полостей равны, масло перетекает через все отверстия 17 и пазы 18 в штоковую полость цилиндра прижима с высокой скоростью, стремясь заполнить вакуум.When elastic superfinishing, the handle 21 is in the first position, in which all holes 17 and grooves 18 are open. At the moment when the unevenness of the surface of the workpiece is pushed by the tool 2, the glass 12 abruptly enters the housing 10. Moreover, due to the fact that the volumes of the external and stock cavities are equal, the oil flows through all openings 17 and grooves 18 into the rod cavity of the clamp cylinder with high speed seeking to fill the vacuum.

После того, как действие силы толчка закончилось, пружина 20 возвращает стакан 12 в исходное положение. При этом масло давит на эластичный диск 19, который закрывает отверстия 17. Масло перетекает во внештоковую полость цилиндра прижима лишь через пазы 18, расположенные на периферии поршня 13 и диска 16, со значительно меньшей скоростью, чем в момент толчка, что способствует гашению вибрации. При этом форма детали не изменяется, а улучшается только шероховатость, причем сила резания распределяется равномерно вне зависимости от биения заготовки.After the action of the shock force is over, the spring 20 returns the glass 12 to its original position. At the same time, the oil presses on the elastic disk 19, which closes the holes 17. The oil flows into the external cavity of the pressure cylinder only through the grooves 18 located on the periphery of the piston 13 and the disk 16, at a much lower speed than at the time of the push, which contributes to the damping of vibration. Moreover, the shape of the part does not change, and only the roughness is improved, and the cutting force is distributed evenly regardless of the runout of the workpiece.

При необходимости осуществлять жесткое суперфиниширование, рукоятку 21 поворачивают до фиксации во второе положение, при котором все отверстия 17 и пазы 18 перекрываются. В момент толчка заготовкой инструмента 2 устройство работает как жесткая система, жидкость никуда не перетекает. При этом абразивный инструмент 2 срезает все неровности поверхности, исправляя ее форму и улучшая шероховатость.If necessary, to carry out hard superfinishing, the handle 21 is rotated until it is locked into the second position, in which all holes 17 and grooves 18 overlap. At the moment of pushing by the tool blank 2, the device operates as a rigid system, the liquid does not flow anywhere. At the same time, the abrasive tool 2 cuts off all the irregularities of the surface, correcting its shape and improving the roughness.

Данное устройство для суперфиниширования обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет обеспечения как жесткого, так и упругого суперфиниширования путем изменения жесткости системы. Кроме того, осуществляется равномерное распределение сил резания вне зависимости от биения заготовки, что значительно увеличивает срок службы инструмента. Значительно упрощена конструкция за счет исключения дополнительных элементов гидрооборудования, необходимого для осуществления суперфиниширования.This device for superfinishing provides enhanced functionality by providing both hard and elastic superfinishing by changing the stiffness of the system. In addition, a uniform distribution of cutting forces is carried out regardless of the runout of the workpiece, which significantly increases the tool life. The design is greatly simplified by eliminating additional elements of hydraulic equipment necessary for superfinishing.

Claims

A superfinishing device comprising an oscillation mechanism, a bar clamp cylinder, a tool holder, a pneumatic distribution unit with a rotating spool and a throttle, characterized in that the clamp cylinder consists of a housing, inside of which there is a glass with a fixed piston integral with the rod, rigidly fixed to the housing , a disk is mounted on the axis inside the stem, the piston and the disk having holes and grooves providing free movement of liquid, while the disk is made with the possibility of fixing turn until complete coincidence of all holes and grooves.