RU2481186C1 - Device for finishing spheres - Google Patents
Device for finishing spheres Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Abstract
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)
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)
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)
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 |
-
2011
- 2011-10-10 RU RU2011141915/02A patent/RU2481186C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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)
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 |