RU2481186C1 - Device for finishing spheres - Google Patents

Device for finishing spheres Download PDF

Info

Publication number
RU2481186C1
RU2481186C1 RU2011141915/02A RU2011141915A RU2481186C1 RU 2481186 C1 RU2481186 C1 RU 2481186C1 RU 2011141915/02 A RU2011141915/02 A RU 2011141915/02A RU 2011141915 A RU2011141915 A RU 2011141915A RU 2481186 C1 RU2481186 C1 RU 2481186C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sphere
lapping
pair
laps
axis
Prior art date
Application number
RU2011141915/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Бернадский
Original Assignee
Владимир Викторович Бернадский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Викторович Бернадский filed Critical Владимир Викторович Бернадский
Priority to RU2011141915/02A priority Critical patent/RU2481186C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2481186C1 publication Critical patent/RU2481186C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used for finish abrasion of single solid spheres. Machined sphere is arranged between two pairs of tubular laps with their axes located in one plane. First pair of laps has vertical rotational axis, servo drive fitted on upper lap axle and ball-screw gearing for programmed variation of sphere compression resultant force in vertical direction. Position of second pair axis is adjusted by deflection from horizon plane there angle α defined by formula α=45°-µ, where µ is angle of spherical radius of second pair laps. In lapping by servo drive programs, every turn of sphere occurs together with one of opposed laps pair.
EFFECT: higher precision.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области абразивной доводки и может быть использовано при изготовлении сферических роторов неконтактных подвесов гироскопов и других сферических деталей с высокими требованиями по точности формы.The invention relates to the field of abrasive finishing and can be used in the manufacture of spherical rotors of non-contact suspensions of gyroscopes and other spherical parts with high requirements for accuracy of shape.

Известно несколько трехшпиндельных установок для сферодоводки сплошных сфер, одно из которых принято за прототип (АС СССР №185231, кл. B24B 1/00, 1964). В этих установках сфера, подлежащая сферодоводке, фиксируется тремя трубчатыми притирами, оси которых расположены в одной плоскости. Угол между осями притиров равен 120°. Вращение притиров приводит во вращение сферу, которая обрабатывается абразивной пастой за счет проскальзывания между сферой и притирами. Достоинство установки в широкой полосе съема, которая позволяет уменьшить величину припуска для устранения исходной несферичности. Недостаток установки в относительно невысокой точности формы сферы на уровне 0,15 мкм (некруглость), обусловленной неравномерностью съема внутри полосы съема и большой длительностью покрытия всей поверхности сферы полосами съема. Это время съема материала со всей поверхности сферы является одной из основных характеристик точности сферодоводки.There are several three-spindle installations for spherodovodka continuous spheres, one of which is taken as a prototype (USSR AS No. 185231, class B24B 1/00, 1964). In these installations, the sphere to be spherical is fixed by three tubular lapping, the axes of which are located in the same plane. The angle between the axes of the lapping is 120 °. The rotation of the lapping leads to the rotation of the sphere, which is processed by abrasive paste due to slippage between the sphere and lapping. The advantage of the installation in a wide strip of removal, which allows to reduce the amount of allowance to eliminate the initial non-sphericity. The lack of installation in the relatively low accuracy of the shape of the sphere at the level of 0.15 μm (non-circularity), due to the unevenness of the removal inside the stripe and the long duration of coverage of the entire surface of the sphere with strips. This time of material removal from the entire surface of the sphere is one of the main characteristics of precision spherical finishing.

С помощью предлагаемого устройства появляется возможность решения задачи сферодоводки единичных сплошных сфер с высокой точностью, с погрешностью формы на уровне 0,01-0,02 мкм за счет быстрого покрытия всей поверхности сферы широкими полосами съема, равномерного распределения полос съема на поверхности и выравнивания съемов внутри полос съема. Для этого используют сервоприводы, которые по программе управляют движением сферы в процессе сферодоводки. Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1, на которой обозначены:Using the proposed device, it becomes possible to solve the problem of spheriodovka single continuous spheres with high accuracy, with a shape error of 0.01-0.02 microns due to the rapid coverage of the entire surface of the sphere with wide strips of strips, uniform distribution of strips of strips on the surface and alignment of strips inside strips of removal. To do this, use servos, which according to the program control the movement of the sphere in the process of spherical watering. The scheme of the proposed device is presented in figure 1, which indicates:

1, 2, 3, 4 - трубчатые притиры;1, 2, 3, 4 - tubular lapping;

5 - следы обработки с наибольшей толщиной съема:5 - processing traces with the largest removal thickness:

6 - серводвигатели;6 - servomotors;

7 - шарико-винтовая передача.7 - ball screw transmission.

Две пары противоположно расположенных притиров фиксируют сферу. Притиры 2, 4, образующие первую пару противоположно расположенных притиров, установлены на одной вертикальной оси, вращаются с одинаковыми скоростями, которые меняются по программе сервопривода. На оси верхнего притира установлены серводвигатель 6 и шарико-винтовая передача 7. По программе сервопривода меняется результирующая сила F сжатия сферы в вертикальном направлении. Положение центра сферы регулируют путем перемещения нижнего притира вдоль вертикальной оси. Притиры 1 и 3, образующие вторую пару, расположены на одной оси, положение которой регулируемое и определяется углом наклона к плоскости горизонта α=45°-µ, где µ - сферический радиус притиров второй оси. При соблюдении этого равенства, равенстве противоположно направленных сил Т1 Т3, приложенных к 1-му и 3-му притирам, и вращении сферы совместно, без проскальзывания, с притирами вертикальной оси, с поверхности сферы будет сниматься полоса съема шириной Вп, равная 90° в угловой мере. Съем в этих полосах будет симметричным относительно центра сферы в случае равенства относительных скоростей 1-го и 3-го притиров. С помощью таких полос съема с симметричным съемом можно добиться повышения точности сферодоводки. На фиг.2 показано расположение трех полос съема, представляющих сферические пояса с шириной в 90°, ориентированных по трем взаимно перпендикулярным осям сферы. Это один из лучших вариантов наиболее быстрого и равномерного покрытия всей поверхности сферы полосами съема. На фиг. 2 обозначены:Two pairs of oppositely located laps fix the sphere. Lapping 2, 4, forming the first pair of oppositely located lapping, mounted on the same vertical axis, rotate at the same speeds, which vary according to the servo program. A servo motor 6 and a ball screw transmission 7 are installed on the axis of the upper lapping. According to the servo program, the resulting compression force F of the sphere in the vertical direction changes. The center of the sphere is controlled by moving the lower lapping along the vertical axis. Lapping 1 and 3, forming the second pair, are located on the same axis, the position of which is adjustable and is determined by the angle of inclination to the horizon plane α = 45 ° -µ, where µ is the spherical radius of the lapping of the second axis. Subject to this equality, the equality of the oppositely directed forces T 1 T 3 applied to the 1st and 3rd lapping, and the rotation of the sphere together, without slipping, with lapping of the vertical axis, a stripping width of Vp equal to 90 will be removed from the surface of the sphere ° in an angular measure. The survey in these bands will be symmetrical with respect to the center of the sphere if the relative velocities of the 1st and 3rd laps are equal. By using such stripping strips with symmetrical stripping, it is possible to increase the accuracy of spherical spotting. Figure 2 shows the location of three strips of removal, representing spherical belts with a width of 90 °, oriented along three mutually perpendicular axes of the sphere. This is one of the best options for the fastest and most uniform coverage of the entire surface of the sphere with strips. In FIG. 2 are indicated:

8-6 одинаковых областей с двумя слоями съема;8-6 identical areas with two layers of removal;

9-8 одинаковых областей с тремя слоями съема, имеющих треугольную форму.9-8 identical areas with three stripping layers having a triangular shape.

При выбранных параметрах сферических поясов и их расположении легко подсчитать, что 88% площади поверхности шарика покрыты двумя полосами съема, 12% площади составляют суммарную площадь треугольных областей, покрытых тремя полосами съема. Чтобы добиться такого расположения полос съема на поверхности сферы, помимо трех поворотов сферы на 360°, необходимо выполнить еще 5 дополнительных поворотов сферы для изменения ее ориентации относительно осей притиров. Каждый поворот сферы в устройстве происходят совместно с одной из пар притиров. Все другие повороты сферы, характеризуемые проскальзываниями со всеми четырьмя притирами, также возможны в предлагаемом устройстве, но являются нежелательными, поскольку неизбежно ведут к неравномерному съему с поверхности сферы. Неравномерный и повышенный съем с поверхности сферы возникает при замедлении вращения сферы, которое возникает при проскальзывании сферы со всеми четырьмя притирами. При совместных поворотах сферы с притирами следует оценивать устойчивость этих совместных поворотов, которая тем больше, чем больше разность сил, сжимающих сферу. Значения сил и скоростей, при которых происходят эти повороты с достаточной устойчивостью, представлены на графиках фиг.3, и вносятся в программы сервоприводов, которые управляют процессом сферодоводки в течение большого цикла сферодоводки с продолжительностью, определяемую износом абразивной пасты или достижением требуемой точности сферодоводки. На фиг.3 представлены 8 поворотов сферы, которые составляют малый цикл сферодоводки. Эти циклы повторяются до завершения большого цикла сферодоводки. Поворот сферы на 360° вокруг вертикальной оси производят при 1-ом, 3-ем и 7-ом поворотах сферы. Эти три поворота, ориентированные по трем взаимно перпендикулярным осям сферы, покрывают всю поверхность сферы полосами съема. Угловые скорости ω1, ω3 1-го и 3-го притиров при этих поворотах направлены в противоположные стороны. Значения их уточняются в процессе настройки устройства. Повороты сферы на угол, равный 90°, производят при 2-ом, 4-ом, 5-ом и 8-ом поворотах, из которых 5-ый поворот производят вокруг вертикальной оси, а остальные повороты производят вокруг 2-ой оси, наклоненной к плоскости горизонта на угол α. 6-ой поворот производят на угол 270° вокруг 2-ой оси. Для перехода от поворота вокруг вертикальной оси к повороту вокруг 2-ой оси увеличивают силы T1, Т3, уменьшают силу F и выравнивают угловые скорости ω1, ω3 1-го и 3-го притиров. Помимо сил F, T1, Т3 в программу сервопривода вводят угловую скорость Ω вращения 2-го и 4-го притиров, которая совпадает со скоростью сферы при повороте ее на 360°. Максимальные значения скорости Ω выбирают исходя из диаметра сферы и условий ее обработки. Она не должна быть слишком большой, при которой возможны образования конгломератов и появление рисок на поверхности сферы. Скорости совместного вращения сферы со 2-ой осью, наоборот, должны быть достаточно большими, так как они влияет на производительность процесса сферодоводки.With the selected parameters of the spherical belts and their location, it is easy to calculate that 88% of the surface area of the ball is covered by two strips of removal, 12% of the area is the total area of triangular regions covered by three strips of removal. In order to achieve such an arrangement of the strips on the surface of the sphere, in addition to three rotations of the sphere by 360 °, it is necessary to perform 5 additional rotations of the sphere to change its orientation relative to the axes of lapping. Each rotation of the sphere in the device occurs in conjunction with one of the lapping pairs. All other rotations of the sphere, characterized by slippage with all four lapping, are also possible in the proposed device, but are undesirable because they inevitably lead to uneven removal from the surface of the sphere. Uneven and increased removal from the surface of the sphere occurs when the rotation of the sphere slows down, which occurs when the sphere slides with all four lapping. During joint rotations of a sphere with lapping, one should evaluate the stability of these joint rotations, which is greater, the greater the difference in the forces compressing the sphere. The values of the forces and speeds at which these turns occur with sufficient stability are presented in the graphs of Fig. 3, and are entered into servo programs that control the process of sphero-surfacing for a long cycle of sphero-primer with a duration determined by the wear of the abrasive paste or the achievement of the required precision of the spherical polishing. Figure 3 presents 8 rotations of the sphere, which make up a small cycle spherical. These cycles are repeated until the completion of the large spherical cycle. The rotation of the sphere 360 ° around the vertical axis is carried out at the 1st, 3rd and 7th turns of the sphere. These three rotations, oriented along three mutually perpendicular axes of the sphere, cover the entire surface of the sphere with strips. The angular velocities ω 1 , ω 3 of the 1st and 3rd lows at these turns are directed in opposite directions. Their values are specified in the process of setting up the device. The rotation of the sphere by an angle of 90 ° is carried out at the 2nd, 4th, 5th and 8th turns, of which the 5th turn is made around the vertical axis, and the remaining turns are made around the 2nd axis, inclined to the horizon plane at an angle α. The 6th turn is produced at an angle of 270 ° around the 2nd axis. To go from turning around the vertical axis to turning around the 2nd axis, increase the forces T 1 , T 3 , reduce the force F and equalize the angular velocities ω 1 , ω 3 of the 1st and 3rd lows. In addition to the forces F, T 1 , T 3 , the angular velocity Ω of rotation of the 2nd and 4th laps is introduced into the servo program, which coincides with the speed of the sphere when it is rotated through 360 °. The maximum values of the velocity Ω are chosen based on the diameter of the sphere and the conditions for its processing. It should not be too large, in which conglomerates and the appearance of marks on the surface of the sphere are possible. The speeds of the joint rotation of the sphere with the 2nd axis, on the contrary, should be quite large, since they affect the productivity of the process of spherical finishing.

Предлагаемое устройство рассчитано на съем в виде широких полос съема с шириной, равной 90° в угловой мере. Поэтому, помимо быстрого и равномерного покрытия сферы полосами съема и равномерного распределения малых циклов сферодоводки, состоящих из 8-ми поворотов, необходимо решать задачу выравнивания съемов внутри полосы съема. С этой целью, в процессе каждого поворота, силы, сжимающие сферу, и скорости ее вращения не изменяются. Однако этого недостаточно, поскольку длины дуг притира, расположенные в плоскостях, перпендикулярных оси вращения сферы, и участвующие в сферодоводке, существенно изменяются и достигает максимума в следах 5 на фиг.1.The proposed device is designed for removal in the form of wide strips of removal with a width equal to 90 ° in an angular measure. Therefore, in addition to the quick and uniform coverage of the sphere with strips of strips and the uniform distribution of small cycles of spherical finishing, consisting of 8 turns, it is necessary to solve the problem of alignment of strips inside the strips. To this end, during each rotation, the forces compressing the sphere and its rotation speed do not change. However, this is not enough, since the lengths of the lapping arcs located in planes perpendicular to the axis of rotation of the sphere, and participating in the spherical flow, vary significantly and reaches a maximum in tracks 5 in figure 1.

Отсутствие закономерностей для расчета толщины съема внутри полосы съема приводит к необходимости настройки устройства на выравнивание толщины съема внутри полосы съема. Такая настройка возможна, так как одновременно можно менять силы F, T1, Т3 и их соотношение, сферический радиус µ притиров, расположенных на 2-ой оси, ширину кромки притиров, угловые скорости ω1, ω3 1-го и 3-го притиров. Одновременно с регулировкой, рассчитанной на выравнивание толщин съемов внутри полосы съема, решают задачу выравнивания контактных давлений вдоль кромок притиров, расположенных на 2-ой оси. В статике, при неподвижной сфере и неподвижных притирах 2-ой оси, на сферу действуют силы T1, Т3, которые направлены вдоль 2-ой оси и которые создают постоянные контактные давления вдоль кромки притиров. Максимальные значения контактных давлений определяют качество обработанных поверхностей (шероховатость, риски, выколки). Поэтому во всех случаях съема следует стремиться к постоянным контактным давлениям, близким к его максимальным значениям, что позволит повысить производительность процесса сферодоводки при заданной точности сферодоводки. С этой целью к притирам 1 и 3 следует приложить дополнительные силы или моменты сил, чтобы скомпенсировать силы трения, возникающие в процессе сферодоводки, и сохранить нарушенное в процессе сферодоводки постоянство контактных давлений вдоль кромок притиров. Расположение осей 2-го и 4-го притиров на одной вертикальной оси также способствует выравниванию контактных давлений и повышает устойчивость движения сферы.The absence of patterns for calculating the removal thickness inside the removal strip leads to the need to configure the device to align the removal thickness inside the removal strip. Such a setting is possible, since at the same time it is possible to change the forces F, T 1 , T 3 and their ratio, the spherical radius µ of the lapping located on the 2nd axis, the width of the lapping edge, the angular velocities ω 1 , ω 3 of the 1st and 3rd go lapping. Simultaneously with the adjustment, designed to align the thicknesses of the strips inside the stripping strip, they solve the problem of equalizing contact pressures along the edges of the lapping, located on the 2nd axis. In statics, with a fixed sphere and fixed lapping of the 2nd axis, forces T 1 , T 3 act on the sphere, which are directed along the 2nd axis and which create constant contact pressure along the lapping edge. The maximum values of contact pressures determine the quality of the treated surfaces (roughness, risks, punctures). Therefore, in all cases of removal, one should strive for constant contact pressures close to its maximum values, which will increase the productivity of the spherical process at a given accuracy of spherical delivery. To this end, additional forces or moments of force should be applied to lapping 1 and 3 in order to compensate for the friction forces arising in the process of spherical flashing, and to preserve the constant contact pressure along the flanges of the flashing during spherical flashing. The location of the axes of the 2nd and 4th lapping on the same vertical axis also helps to equalize contact pressures and increases the stability of the movement of the sphere.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении производительности сферодоводки и в повышении точности формы обрабатываемой сферы.The technical and economic efficiency of the invention consists in increasing the productivity of spherical cultivation and in increasing the accuracy of the shape of the processed sphere.

Экономический эффект подсчитать не представляется возможным вследствие отсутствия статистически обоснованных исходных и сравнительных данных.It is not possible to calculate the economic effect due to the lack of statistically sound initial and comparative data.

Claims (2)

1. Устройство для доводки сферы, расположенной между кромками трубчатых притиров, оси вращения которых расположены в одной плоскости, отличающееся тем, что оно выполнено с двумя парами противоположно расположенных притиров, фиксирующих сферу, причем первая пара притиров имеет вертикальную ось вращения и установленные на оси верхнего притира сервопривод и шарико-винтовую передачу для изменения результирующей силы сжатия сферы в вертикальном направлении, а положение оси второй пары притиров регулируется отклонением от плоскости горизонта на угол α, определяемый по формуле α=45°-µ, где µ - угол сферического радиуса притиров второй пары.1. Device for honing a sphere located between the edges of tubular lapping, the axis of rotation of which are located in the same plane, characterized in that it is made with two pairs of oppositely located lapping, fixing the sphere, and the first pair of lapping has a vertical axis of rotation and mounted on the axis of the upper lapping the servo-drive and ball screw transmission to change the resulting compression force of the sphere in the vertical direction, and the position of the axis of the second pair of lapping is regulated by the deviation from the horizontal plane that an angle α, defined by the formula α = 45 ° -μ, where μ - lapping angle of the spherical radius of the second pair. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит сервоприводы, изменяющие результирующую силу сжатия сферы и угловые скорости вращения притиров по программе с обеспечением каждого поворота сферы совместно с одной из пар противоположно расположенных притиров. 2. The device according to claim 1, characterized in that it contains servos that change the resulting compression force of the sphere and the angular rotational speeds of the laps according to the program, ensuring each rotation of the sphere together with one of the pairs of oppositely located laps.
RU2011141915/02A 2011-10-10 2011-10-10 Device for finishing spheres RU2481186C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141915/02A RU2481186C1 (en) 2011-10-10 2011-10-10 Device for finishing spheres

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011141915/02A RU2481186C1 (en) 2011-10-10 2011-10-10 Device for finishing spheres

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2481186C1 true RU2481186C1 (en) 2013-05-10

Family

ID=48789399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011141915/02A RU2481186C1 (en) 2011-10-10 2011-10-10 Device for finishing spheres

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2481186C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111360636A (en) * 2020-04-28 2020-07-03 威海市周识工艺品有限公司 Polishing device for solid artistic stone balls

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU185231A1 (en) * О. В. Воронов , Н. К. Золотарев BOWL TREATMENT METHOD THREE PIECE WIPERS
SU400442A1 (en) * 1971-06-08 1973-10-01 METHOD OF RESULTS OF SPHERICAL DETAILS
US3961448A (en) * 1973-09-28 1976-06-08 Akahane S Whole spherical surface polishing device
SU1122484A1 (en) * 1983-08-19 1984-11-07 Предприятие П/Я А-3724 Apparatus for lapping spherical surfaces
US6186875B1 (en) * 1998-07-02 2001-02-13 Larry A. Cook Bowling ball surfacing machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU185231A1 (en) * О. В. Воронов , Н. К. Золотарев BOWL TREATMENT METHOD THREE PIECE WIPERS
SU400442A1 (en) * 1971-06-08 1973-10-01 METHOD OF RESULTS OF SPHERICAL DETAILS
US3961448A (en) * 1973-09-28 1976-06-08 Akahane S Whole spherical surface polishing device
SU1122484A1 (en) * 1983-08-19 1984-11-07 Предприятие П/Я А-3724 Apparatus for lapping spherical surfaces
US6186875B1 (en) * 1998-07-02 2001-02-13 Larry A. Cook Bowling ball surfacing machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111360636A (en) * 2020-04-28 2020-07-03 威海市周识工艺品有限公司 Polishing device for solid artistic stone balls

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102139376B (en) Method for processing free-form surface prism
CN104290004A (en) Robotic planetary polishing unit for polishing of large-diameter aspheric surfaces
CN103991025A (en) High-accuracy ball body machining method through eccentric type curvature-variable groove
RU2481186C1 (en) Device for finishing spheres
CN104191370A (en) Correction method and device for surface shape of polishing disk in full-caliber polishing
CN103567856A (en) High-precision sphere processing method based on variable curvature groove grinding
Feng et al. Processing of high-precision ceramic balls with a spiral V-groove plate
US20170080542A1 (en) Polishing tool, polishing method and polishing apparatus
CN106002635B (en) The accurate trimming device in place of diamond ball head grinding wheel based on green silicon carbide disk and method
CN105014523B (en) A kind of comprehensive milling tool of metal seal ball valve
CN110181409A (en) A kind of adjustable multiinjector flow shooting and polishing device
CN102059620A (en) Numerical control aspherical processing method adopting tangent method and machine tool
CN102941529A (en) Planetary motion grinding device
CN204195436U (en) Aperture aspherical robot planetary polishing device
CN104589184A (en) Adaptive annular polishing device for large-aperture non-spherical optical element
CN108581716A (en) A kind of constant pressure polishing method and device for optical element
CN112247681B (en) Method and device for trimming arc-shaped surface of ceramic CBN grinding wheel for grinding ball track
CN108687665B (en) Method for trimming grinding wheel with elliptic section by using trimming device of oblique trimming wheel
CN110990968B (en) Design method for high-speed polishing process parameters of spherical optical lens
CN102059638B (en) Method for polishing computer-controlled gadget
CN104858759B (en) A kind of staggeredly Ultraprecise polished device of roll-type of precision ball
CN203765411U (en) Accurately chamfering equipment for optical elements
CN103707160B (en) Camshaft grinding transition profile planing method
CN207534508U (en) A kind of adjustable type reciprocating cutter grinder
CN204262958U (en) Adjusting device on a kind of horizontal steel ball machine ball mouth

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161011