RU2230648C1

RU2230648C1 - Method for finishing screws with use of wire -abrasive embracing type tool

Info

Publication number: RU2230648C1
Application number: RU2002129555/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов (RU); Ю.С. Степанов; Б.И. Афанасьев (RU); Б.И. Афанасьев; ков А.И. Пол (RU); А.И. Поляков; Д.С. Фомин (RU); Д.С. Фомин; Д.Л. Кобзев (RU); Д.Л. Кобзев
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2004-06-20

Abstract

FIELD: machine engineering, possibly finish abrasive working of helical surfaces of precise screws such screws of screw pumps of hard-to-grind materials by embracing grinding process.

SUBSTANCE: method comprises steps of imparting rotation to part with revolution number depending upon cutting properties of abrasive material; imparting to tool crosswise in-feed motion and reciprocation lengthwise feed motion; using as tool flexible wire roller to which abrasive layer is secured.

EFFECT: enhanced quality, efficiency of working due to using embracing grinding process and due to rotation of tool itself for providing increased surface area of tool and blank contact, and high cutting rate.

7 cl, 3 dwg

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 tool industry, and can be used in the final abrasive treatment of screw surfaces of precision screws, for example, screw pumps, of hard-to-grind materials by the method of covering grinding.

Известен способ доводки винтовых поверхностей притиром при их относительном вращательном и возвратно-поступательном движении под действием осевой нагрузки с добавлением абразива в зону обработки и выдержке 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 [1].There is a method of fine-tuning the helical surfaces by grinding during their relative rotational and reciprocal motion under the action of axial load with the addition of abrasive to 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 gradually change proportionally to the distance from the contact point in the transmission, the helical surface is grinding to the axis of the helical surface, and at the same time, the time of the total contact of the grinding and the helical surface in the profile sections is changed in accordance with the dependencies of [1].

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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ 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 closest in technical essence and the achieved result is a method of abrasive processing of screws with a ring-shaped covering tool, including a message of a rotation part, and a tool with a reciprocating longitudinal feed, while a ring-shaped abrasive wheel comprising a part consisting of a body in the form of a cylindrical spring is used as a tool and abrasive layer fixed on its inner surface, in addition, the speed of rotation of the part is set depending on the cutting TV abrasive.

Недостатками известного способа являются минимальная площадь контакта инструмента с заготовкой, особенно при обработке выступов винта, не позволяющая интенсифицировать режимы обработки, кроме того, неподвижное невращающееся состояние инструмента требует большой (на порядок выше) скорости вращения обрабатываемой детали, которую не в состоянии обеспечить имеющееся в эксплуатации оборудование.The disadvantages of this method are the minimum contact area of the tool with the workpiece, especially when processing screw protrusions, which does not allow intensifying the processing modes, in addition, the stationary non-rotating state of the tool requires a large (an order of magnitude higher) rotation speed of the workpiece, which is not able to provide available in operation equipment.

Задачей изобретения является повышение качества, производительности и точности обработки за счет использования метода охватывающего шлифования и вращения самого инструмента, увеличивающего площадь контакта инструмента и заготовки и скорость резания 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 and rotation of the tool itself, increasing the contact area of the tool and the workpiece and cutting speed and allowing to intensify the processing of helical surfaces.

Поставленная задача решается предлагаемым способом отделочной обработки винтов проволочно-абразивным охватывающим инструментом, включающим сообщение детали вращения со скоростью, зависящей от режущих свойств абразива, а инструменту - поперечной подачи врезания и возвратно-поступательной продольной подачи, причем в качестве инструмента используют гибкий проволочный вал с закрепленным на нем абразивным слоем.The problem is solved by the proposed method of finishing the screws with a wire-abrasive covering tool, including the message of the rotation part with a speed depending on the cutting properties of the abrasive, and the tool - the transverse feed of the cutting and reciprocating longitudinal feed, and a flexible wire shaft with a fixed on it with an abrasive layer.

При этом способ предназначен для обработки винтов винтовых насосов, а гибкий проволочный вал располагают под углом подъема резьбы обрабатываемого винта к плоскости, перпендикулярной оси его вращения.In this case, the method is intended for processing the screws of screw pumps, and the flexible wire shaft is positioned at an angle of the thread of the screw being machined to a plane perpendicular to the axis of its rotation.

Кроме того, гибким проволочным валом охватывают обрабатываемый винт не менее чем на 360°, при этом свободный конец упомянутого вала шарнирно соединяют с помощью пружины сжатия с основанием, на котором закреплен его индивидуальный привод вращения, причем гибкому проволочному валу сообщают вращение относительно собственной оси посредством индивидуального привода вращения.In addition, the machined screw is covered by a flexible wire shaft by at least 360 °, while the free end of the shaft is articulated by means of a compression spring with a base on which its individual rotation drive is fixed, and the rotation of the flexible wire shaft with respect to its own axis by means of an individual rotation drive.

При этом поперечную подачу врезания гибкого проволочного вала осуществляют изменением усилия натяжения пружины сжатия. Кроме того, поперечную подачу врезания гибкого проволочного вала осуществляют на ходу изменением усилия натяжения пружины сжатия посредством механизма натяжения свободного конца вала.In this case, the transverse feed of the insertion of the flexible wire shaft is carried out by changing the tension force of the compression spring. In addition, the transverse feed of the insertion of the flexible wire shaft is carried out on the fly by changing the tension of the compression spring by the tension mechanism of the free end of the shaft.

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 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - элемент Б на фиг.2, второй вариант крепления конца гибкого проволочно-абразивного вала.Figure 1 shows the processing scheme for the proposed method; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - element B in figure 2, the second option for attaching the end of a flexible wire-abrasive shaft.

При финишной абразивной обработке винт 1 (например, винтовых насосов, имеющих профиль и размеры D, D₁, t, е, е₁, показанные на фиг.1) по предлагаемому способу закрепляют в патроне 2 шпинделя 3 бабки 4, и обрабатываемой детали сообщают вращательное движение. Скорость вращения детали задают в зависимости от режущих свойств абразивного инструмента 5, которому сообщают возвратно-поступательную продольную подачу S_пр, при этом в качестве инструмента используют гибкий проволочный вал с закрепленным на нем абразивным слоем.When finishing abrasive processing screw 1 (for example, screw pumps having a profile and dimensions D, D ₁ , t, e, e ₁ shown in figure 1) by the proposed method is fixed in the cartridge 2 of the spindle 3 of the headstock 4, and the workpiece is informed rotational motion. The rotational speed of the part is set depending on the cutting properties of the abrasive tool 5, to which a reciprocating longitudinal feed S _ol is reported, while a flexible wire shaft with an abrasive layer fixed to it is used as a tool.

Гибкий проволочно-абразивный вал 5 располагают под углом α подъема резьбы обрабатываемого винта 1 к плоскости, перпендикулярной оси вращения последнего.A flexible wire-abrasive shaft 5 is positioned at an angle α of thread elevation of the machined screw 1 to a plane perpendicular to the axis of rotation of the latter.

Гибким проволочно-абразивным валом 5 охватывают обрабатываемый винт 1 не менее чем на 360° (см. фиг.1), а свободный конец шарнирно соединяют с помощью пружины 6 сжатия с основанием 7, где закреплен индивидуальный привод 8 вала 5.A flexible wire-abrasive shaft 5 covers the machined screw 1 by at least 360 ° (see Fig. 1), and the free end is pivotally connected by means of a compression spring 6 to the base 7, where the individual drive 8 of the shaft 5 is fixed.

При этом гибкому проволочно-абразивному валу 5 придают вращение относительно собственной оси с помощью индивидуального привода 8, а поперечная подача врезания обеспечивается усилием натяжения пружины 6 сжатия. Это вариант крепления вала 5, работающего в одном режиме.In this case, the flexible wire-abrasive shaft 5 is imparted rotation about its own axis using an individual drive 8, and the lateral infeed is provided by the tension force of the compression spring 6. This is an option for mounting a shaft 5 operating in the same mode.

Для быстрого перехода с режима чернового шлифования, которое производится при значительном натяжении пружины 6, в режим получистового, а затем - чистового и выхаживания, которое производится при минимальном натяжении пружины, т.е. для регулирования усилия врезания в поперечном направлении используется (второй вариант крепления) специальный механизм 9 натяжения свободного конца вала 5 через пружину 6 (фиг.3). Механизм 9 натяжения представляет собой червячный редуктор, на входном валу которого закреплен маховичок 8 ручной настройки усилия поперечной подачи S_поп, а на выходном - барабан натяжения пружины 6.For a quick transition from the rough grinding mode, which is performed with significant spring tension 6, to the semi-finished mode, and then - finishing and nursing, which is performed with a minimum spring tension, i.e. to regulate the cutting force in the transverse direction, a special mechanism 9 of tensioning the free end of the shaft 5 through the spring 6 is used (the second mounting option) (Fig. 3). The tensioning mechanism 9 is a worm gear, on the input shaft of which a handwheel 8 for manually adjusting the lateral feed force S _pop is fixed, and on the output - a spring tension drum 6.

На наружную поверхность гибкого проволочного вала нанесен абразивно-алмазный слой, например, на гибкой вулканитовой или резиновой связке, или другим известным способом.On the outer surface of the flexible wire shaft is applied an abrasive-diamond layer, for example, on a flexible volcanic or rubber bond, or in another known manner.

Одновременно с главным движением резания, которым является вращение инструмента относительно своей продольной оси, сообщают возвратно-поступательную продольную подачу S_пр относительно вращающейся детали с помощью суппорта (если обработка ведется на токарном станке, не показан), на котором закреплено основание 7, служащее для установки на него индивидуального привода 8 и устройства крепления свободного конца вала 5, причем крепление индивидуального привода осуществляется с помощью шарнирно-стопорного устройства 11, относительно оси которого поворачивается привод при настройки на тот или иной угол α.Simultaneously with the main cutting movement, which is the rotation of the tool relative to its longitudinal axis, a reciprocating longitudinal feed S _ol relative to the rotating part is reported using a support (if processing is carried out on a lathe, not shown), on which the base 7, which serves for installation, is fixed on it an individual drive 8 and a device for fixing the free end of the shaft 5, and the individual drive is mounted using a hinge-locking device 11, relative to the axis of the cat The drive turns when adjusting to one or another angle α.

Охватывая обрабатываемый винт 1 и благодаря пружинящим свойствам гибкого проволочно-абразивного вала 5, его виток (или несколько витков), перемещаясь вдоль оси и копируя профиль обрабатываемого винта, изменяет (изменяют) свои размеры в радиальном направлении, обеспечивая радиальную подачу S. Виток (витки) увеличивается и уменьшается в диаметре, в поперечном сечении принимая форму круга, когда проходит по впадине, или форму эллипса, когда проходит по вершине, и наружной вращающейся абразивно-алмазной рабочей поверхностью, в сечении имеющей профиль круга радиусом, равным радиусу впадины винтовой поверхности обрабатываемого винта, ведут интенсивную абразивную обработку по всей длине винта благодаря продольной подачи.Covering the screw being machined 1 and due to the spring properties of the flexible wire-abrasive shaft 5, its turn (or several turns), moving along the axis and copying the profile of the processed screw, changes (changes) its dimensions in the radial direction, providing a radial feed S. Turn (turns) ) increases and decreases in diameter, in the cross section taking the shape of a circle when it passes along the depression, or the shape of an ellipse when it passes along the top, and an external rotating abrasive-diamond working surface, in the section having rofil circle radius equal to the radius of the depressions of the screw surface treated screws are intense abrasive processing over the entire length of the screw through the longitudinal feed.

Наружная абразивно-алмазная рабочая поверхность вала, заправленная первоначально по форме цилиндра и поддерживающая этот профиль благодаря самозаточке, в процессе обработки занимает положение как во впадине, так и на выступе. При этом, находясь во впадине, виток вала контактирует с заготовкой всей режущей поверхностью, снимая одинаковый припуск металла, что и на выступе, благодаря упругим свойствам натяжной пружины 6.The outer abrasive-diamond working surface of the shaft, initially tucked in the shape of a cylinder 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 shaft turn contacts the workpiece with the entire cutting surface, removing the same metal allowance as on the protrusion, due to the elastic properties of the tension spring 6.

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, е=3,3 мм, шаг t=28±^0,01 мм, шероховатость R_а=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, гибкий проволочно-абразивный вал из 2 витков с наружным диаметром d=10 мм, с толщиной абразивного слоя h=2 мм, марки 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, окружная скорость вала v_и=1,57 м/с (n_и=3000 об/мин), при этом скорость резания составляла (2,82²+1,57²)=3,22 м/с, требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=5,35 мин (против Т $\binom{баз}{м}$ =16,75 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки, с последующим полированием абразивной лентой ЛВТ 2200×55 Э4, 5-8-10 ГОСТ 12439-79 на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующихся 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 диаметр27 ^-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. Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20, flexible wire-abrasive shaft of 2 turns with an outer diameter of d = 10 mm, with an abrasive layer thickness h = 2 mm, grade 44A12C18V GOST 2424-83, peripheral workpiece speed - v _d = 169.56 m / min (2, 82 m / s), n _d = 2000 rpm, longitudinal feed S _ol = 2.8 mm / rev, peripheral shaft speed v _u = 1.57 m / s (n _u = 3000 rpm), while the cutting speed was (2.82 ² +1.57 ² ) = 3.22 m / s, the required roughness and accuracy of the screw surface was achieved after T _m = 5.35 min (against T $\binom{bases}{m}$ = 16.75 min according to the basic version with traditional grinding using a grinding head, followed by polishing with an abrasive belt LVT 2200 × 55 E4, 5-8-10 GOST 12439-79 on a lathe 1K62 at AO Livhydromash). The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68. The cumulative error between any non-adjacent steps was not more than 0.1 mm, the clearance when controlling the straight edge of the protrusions formed by the diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

Достоинствами предлагаемого способа обработки проволочно-абразивным охватывающим инструментом является 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 wire-abrasive covering tool is the possibility of abrasive machining of shafts with a variable cross-section, in particular screws, the desired cutting speed, high productivity is easily achieved.

Преимущества предлагаемого способа абразивной обработки проволочно-абразивным охватывающим инструментом: отсутствие стыков; более плавное вращение; большая 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 охватыванию 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 with a wire-abrasive covering tool: no joints; smoother rotation; high 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 the deflection of the rest (as with traditional round grinding); the quality and accuracy of processing is improved due to the ring covering the surface of the tool with a tool when removing large uneven allowances; processing productivity is increased by a factor of 2–3 due to the large contact area of the tool with the workpiece and the reduction in the number of passes; free access of cutting fluid (coolant) to the cutting zone between the turns also has a positive effect on productivity.

Благодаря применению предлагаемого способа абразивной обработки винтовых поверхностей винтов проволочно-абразивным охватывающим инструментом улучшается качество и повышается производительность за счет снижения теплонапряженности процесса и гарантированной бесприжоговой обработки.Thanks to the application of the proposed method of abrasive processing of screw surfaces of screws with a wire-abrasive covering tool, the quality is improved and productivity is improved by reducing the heat stress of the process and guaranteed mild processing.

Источники информацииSources of information

1. А. с. СССР № 1328170, кл. В 24 В 37/02, В 23 G 1/36, 4042739/31-08, заявл. 26.03.86, опубл. 07.08.87. БИ № 29.1. A. p. USSR No. 1328170, class 24 V 37/02, 23 G 1/36, 4042739 / 31-08, declared 03/26/86, publ. 08/07/87. BI No. 29.

2. Патент № 2170650 РФ, МКИ В 23 G 1/36. Способ абразивной обработки винтов кольцеобразным охватывающим инструментом. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И., Коськин А.В. № 99122553/02. 27.10.99. 20.07.2001. БИ № 20 - прототип.2. Patent No. 2170650 of the Russian Federation, MKI B 23 G 1/36. A method of abrasive processing of screws with an annular female tool. Stepanov Yu.S., Afanasyev B.I., Koskin A.V. No. 99122553/02. 10.27.99. 07/20/2001. BI No. 20 is a prototype.

Claims

1. The method of finishing processing of screws with a wire-abrasive covering tool, comprising communicating the rotation part with a speed depending on the cutting properties of the abrasive, and the tool - transverse infeed and reciprocating longitudinal feed, characterized in that a flexible wire shaft with mounted on it with an abrasive layer.

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

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the flexible wire shaft is positioned at an angle of elevation of the thread of the screw being machined to a plane perpendicular to the axis of its rotation.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the work screw is covered with a flexible wire shaft by at least 360 °, while the free end of the shaft is articulated using a compression spring with a base on which its individual drive is mounted rotation.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the flexible wire shaft is informed of rotation about its own axis by means of an individual rotation drive.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the transverse feed of the insertion of the flexible wire shaft is carried out by changing the tension force of the compression spring.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the transverse feed of the insertion of the flexible wire shaft is carried out on the fly by changing the tension of the compression spring by the tension mechanism of the free end of the shaft.