SU651673A3 - Способ обработки наружных и внутренних поверхностей деталей многоугольной формы - Google Patents

Description

торые в дальнейшем будут работать в сопр жении друг с другом.

Известен также способ обработки деталей многоугольной формы, при кото ром деталь вращают вокруг ее оси, па-, раллельной ос м шлифовальных кругов дл  обработки наружной и внутренней поверхностей, и одновременно ось вращени  детали перемещают поступательно по круговой траектории с частотой, равной произведению частоты вращени  детали вокруг ее оси на число граней многоугольного профил  4.

Этот способ позвол ет обработку на одном станке и наружных и внутренних поверхностей, кроме того, при данном способе не возникает больших динамических нагрузок в кинематических пеп х станка вследствие того, что два пр молинейных движени  заменены двум  вращательными , причем эти два движени  приложены к детали, а не к массивной шлифовальной бабке.

Однако этот способ не обеспечивает независимости профил  обработанной детали от диаметра шлифовального круга

Целью изобретени   вл етс  повышение точности обработки путем избежани  зарезани  профил  из-за применени  шлифовальных кругов различных диаметров.

Дл  этого по предлагаемому способу отношение угловых скоростей вращени  детали вокруг ее собственной оси и поступательного движени  оси детали по круговой траектории периодически измен ют с частотой, в два раза превыщак щей частоту поступательного движени  оси детали по круговой траектории, причем в течение кйждого периода изменени  угловую скорость последнего упом Hyford йвйжейй  увеличивают до ее максимального значени  и затем уменьшают До номинального значени ; ось шлифовального круга дл  обработки наружной поверхности устанавливают неподвижно , а ООН шлифовального круга дл  обра ботки вйутренней поверхности сообщают либо возвратно-качайтельные движени  вокру г оси круга дл  наружного шлифовани , либо пр молинейное возвратно-поступательное движение параллельно торцовой рабочей поверхности; направление поступательного перемещени  ООН детали по круговой :траёктории может быть попугныл и встречным вращению детвлв вокруг ее собственной

оси.. ,.. .. .,-,.... .:.:,.. ...

Способ по сн етс  чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическа  схема с попутным вращением детали; на фиг. 2 - то же, со встречным врашением детали; на фиг. 3 - кинематическа  схема с попутным вращением и со шлифовальным кругом дл  обработки наружных поверхностей детали, имеющим внутреннюю рабочую поверхность; на

фиг. 4 - то же, со встречным вращением детали; на фиг. 5 - схема изменени  формы профил  детали в зависимости от изменени  диаметра шлифовального круга; на фиг. 6 - схема изменени 

отклонений профилей детали, обработанных инструментом с бесконечным радиу- : сом и инструментом, имеющим конечный радиус; на фиг. 7 - кинематическа  схема с попутным вращением детали и со

шлифовальным . кругом дл  обработки наружных поверхностей детали; имеющим рабочую поверхность с бесконечным ра .диусом; на фиг. 8 - то же, что и на фиг. 7, но со встречным вращением детали; на фиг. 9 и 10 - варианты кинематических схем направл ющих, устройств дл  кулисы, несущей шлифовальный круг дл  внутреннего шлифовани , перемещающейс  пр молинейно возвратно-поступа-

тельно, как в схемах на фиг. 7 и 8; на фиг. 11 и 12 - различные положени  обрабатывающих инструментов при обработке одной грани детали, имеющей четырехугольное поперечное сечение; на

фиг. 13 и 14 - условные схемы, показывающие совокупности движений отнесенных к шлифовальному кругу при остановленной детали, имеющей четырехугольный профиль; на фиг. 15 - пучок

кривых профил  детали, обработанной инструментами различного диаметра.

Деталь 1 имеет многоугольную форму с наружной или внутренней поверхност ми , подлежащими обработке. Точкой 2 обозначена проекци  оси вращени  детали на плоскость чертежа. Эта точка перемещаетс  по круговой траектории радиуса F вокруг точки 3 с угловой скоростью Ш . Деталь вращает с  вокруг своей оси со скоростью д.

Отношение

определ ет чис,гео углов

многоугольного профил  (на фиг. 1, 2, 3 и 4 ).

Дл  обработки наружных поверхностей детёлей используетс  шлифовальный круг 4, а дл  внутренних - шлифовальный круг 5.

При шлифовании наружной поверхности ось 6 шлифовального круга 4 неподвижна , а деталь врашаетс  вокругбёбей оси со скоростью Шд и ось ее вращени  совершает круговое движение во|фуг тбКи 3 со скоростью ОУц.

При шлифовании внутренней поверхности деталь совершает аналогичные движени , а шлифовальный круг 5 совершает качательные движени  вокруг оси 6 посредством кривошипно-кулисн6 о механизма. Шлифовальный круг 5 уста навливаетс  на кулисе 7, Кривошип 8,  меюншй ось вращени  в точке 3 и вращающийс  со скоростью41)ц; , сооб шает посредством кулисного камн  9 качательные движени  кул се 7, Длина Е кривошипа 8 равна (К - l):1l. Ось 2 вращени  детали расположёна: на продолжении кривошипа 8..

Шпиндель шлифовального круга 5 установлен на куписё 7 с возможностью его перемещени  вдоль кулисы.

Изображенный на фиг. 2 вариант схемы обработки прингшпиально аНалЬгйчёй описанному выше с той лишь разницей, что направление кругового движени  оси 2 детали 1 вокруг точки 3 противопо-. ложно направлению врйшени  детали вокруг ее оси 2, т.е. угловые скорости OUg и Ш, имеют противоположные направлени . Различие заключаетс  также в том, что длина кривошипа 8 составл ет Е (K+I)-U , а также в расположений оси 2 врашани  детали на кривошипе 8.

Вариант схемы обработки на фиг. 3 характеризуетс  тем, что направлени  угловых скоростей uug и ии одинаковы и наружна  поверхность детали 1 обрабатываетс  шлифовальным кругом 1О с внутренней рабочей поверхностью, охватываюШей деталь 1. Кривошипно-кулисный механизм привода качат.ельнбго движени  шлифовального круга 5 дл  обработки внутренних поверхностей имеет в этом случае следуюшие параметры: E(K-l)R, ось 2 вращени  Детал1И : расположена на кривошипе 8 по отношению к камню 9 по другую сторону относительно оси 3 поворота кривошипа, а ось качани  кулисы совмешена с ;осью врашени  шлифовального круга 10.

В изображенном на фиг. 4 варианте схемы обработки направлени  угловых скоростейiiUg иш,противоположны, радиус кривошипа 8 E(K+l)R , а точка 2 расположена на кривошипе 8 относительно оси 3 его вращени  по ту же сторону, что и камень кулисы 9.

Подача на врезание Sgp. осушествл етс  перемещением оси 6 вращени  шлнфовального круга 4.

Изменение формы профил  детали в зависимости от диаметра инструмента оказываетс  при описанном способе настолько незначнтельньш, что практически не вли ет на точность получаемого сопр жени  деталей.

Виды изменени  профилейв случае Детали треугольной формы, т.е. когда , показаны на фиг. 5. При одном и. том же диаметре профил  и одной эксцентричности точки А, В, С, р, Е и Р могут принадлежать различным нрофил м . С увеличением Диаметра шлифовального Круга ИЛИ его радиуса Т проиорционально увеличиваетс  зарезание профил  шлифовальным круго м, и поэтому Крива  профил  смещаетс  внутрь. ;

; Максимальна  разница t , в нормальном напрайлёнйи между профил ми, обработаннымй с помощью инструмента с бесконечным радиусом и с помощью инструмента скЬнечйьгм; радиусом R ц, измен етс  в СйУЧаё Детали треугольной формы в соответствии со схемой, показанной на,фиг. 6, где 6 -;эксцентричность , И - половина рассто ни  А, В, показанного на фиг. 11, L равносторонн   гипербола, ее асимптоты , fefM - разница ординат между,

„ 2.:.-..

И t .:. --..

Функци  t(R)eслучае оказываетс  уже бчёйь плоской и вследствие этого изменение ДЙ(4 в районе Кц приводит лишь кочень небольшому изйенен1по it. Вследствие этого, например , при шлифовальном круге с радиусом RK 15р мм даже при шлифовании детали диамет5эом 100 мм уменьшение радиуса шлифовального круга на 7 мм. вызывает отклонение профил  только на 1 мк, а при шлифований детали с поперечным сечением четырёхугольной формы с меньшим; диаметром происходит еще меньшее отклонение,:

Воспроизведение Деталей К-профил  взамен изготовленных после определенного периода работы  вл етс  : важным процессом, выполн ющимс  легко тогда, когда нова  деталь изготавливаетс  шлифовальным кругом, того: жерадиуса, которым была выпопненй и первоначальна  деталь , или внутренйй  поверхности; отверсти  новой детаШ обрабатываетс  с помощью шлифовального круга, установленного на таком же расстойнии от оси 6 поворота кулисы 7, на котором он был установлен при- обработке первоначальной детали. Дл .облегчени  настройки оборудовани  величина Т5ц можеть быть маркирована на наружных поверхност х деталей, а рвссто нйе от оси шлифовального круга дл  внутреннего шлифовани  до оси 6 поворота кулисы 7 может быть маркировано на обработайной внутренней поверхности полность изношенной детали четырехугольной формы , В случае, если эти величины на маркировках прочесть невозможно, они могут быть быстро определены путем измерений. Изменение профий  в зависимости от диаметра шлифовальйого круга мозкет устран тьс  применением шлйфо 1 вйльных кругов одного и того гке дйаШт-ра или измен ющихс  только в очень узких пределах. Это изменение йожвт устран тьс  н в результате применени  алмазного инструмента, а также,примене нием ш|шфоваль{гых. кругов с бескрнечным , т.е. работающих своей . гордовбй пбверхйостьй. Схемы устройств по фиг. 1 и 3 применительно кслучаю обработай инс рументом показакы на фиг. 7 и 8. .Изменени заключаютс  то ько в том что кулиса 7, несуша круГ-ДЛй внутреннего ш нфованй , совершающа  на . фиг. качательвое движение,,на фиг. и 8 совершает ир молннейвое поступательное движение. .;/..--I.. ,.У , Дл  кудисы 7 могут быть йсйбльзовйнь в этом случае обычные направл ющэе . устройства, например, типа Лас ощшйа хвоста. Другими вариантами направл5поших устройств дд :йулйсы 7 MCV гут быть варианты конструктивного иоEtaiHeiaHH , азобрагкенньш на фиг, 9 и 10 причём в последней елуч1ае дай вариант с валками,. ,. .. -/ Следует иметь в виду/ч о качатель ное (всего на аесколько градусов), кшс на фиг. 1«4,клй небольшое пр молинейное поступатеиьйое, как на фиг. ., дв жен1   кулнсы 7, аесуйей круг- дл  BHyTpiBHHero шлифовани , не  вл ютс  необходимыми, как уже упоминалось, дл  обработки районов вокруг угловых точек К профилз, а иссользуютс  дл  пр вёдеш  в соответствие профилей валов и отверстий К срофил . Существенно более высока  точность при обработке наружных и внутренних поверхностей может быть достигнута благодар  тому, что участки гипоциклоидного профил  детали, имеющие небольгиую кривизну, обрабатываютс  шлифованием без зарезани  или с минимальным зарваанием , как если бы деталь обрабатывалась точеным инструментом (например. токарным резцом). Дл  этой цели вводитс  корректировка равномерного вращени  детали вокруг своей оси и коррек-тйроззка равномерного поступательного движени  оси детали по круговой траектории . Благодар  этим корректировкам получающиес  при обработке прс)фили не завис т от диаметра шлифовального круга . ; : ; . В случае деуапи четырехугольной , показанной на фиг. 11, профиль детали в точках с минимальным и максийальньШ радиусами кривизйь (соответ ствующих точкам касани  профил  с описанной и вписанной окружност ми) не зависит от диаметра шшфовального круга по той причине, что в этих точках, например Р и Г , радиусы, проведанные из центра детали, перпендикул рны касательным к профилю и инструмент соприкасаетс  с деталью в тех же самых тошсах профил  Р и Р , будь это резец или шлифовальный круг большого etm малого диаметра. На переходном участке, соедин ющем точки Р и Pj касательна  располагаетс  не перпендикул рно к радиусу, проведенному в точку Касани , в результат те чего шлифовальный круг меньшего радиуса снимет меньше материала с предварительно обработанного на токарном станке профил , в тб &рйм; 1й1Ккруг большего радиуса снимет больше: . матёрйайа, что прш йнзсгрнровано на фиг. 12.; ;,;./:.:;::;;-.;:.. . - / Дл  детали одного итйго же экспентрисй гбта и диаметр а при шлифовании ее кругами различных диаметров на переходном участке будет образовьтватьс  целый nyiOK кривых, отклон ющихс  друг (зт друга, на максимальную величину до 0,1 мм. Искажени  профил  могут исключатьс  благойара использованшо рабочей поверхности шлифовального круга, радиус кривизнь которой не нзмен етс.  в процессе обработки. Такой поверхностью  вл етс , например, торсова  поверхность чашечных шлифовальных кругов. Этим

.примером может реитдтьс  проблема устранени  зареэани  или же его умень .шени .до минимума. Однако на практике использование этого приема встречает трудности, св занные либо с недостатком места дл  установки круга, необхр димого диаметра, либо с необходимостью существенной переделки существующих круглошлифовальных станков.

Второй путь исключени  зарезани  профил  - введение корректирующего движени  в кинематической схеме, прк- чем .такого двюке и , которое не затрагивает больших масс станка и не увеличивает напр жений в системе СПИД. Корректировка  вл етс  необходимой

вследствие того, что, как это уже было упом нуто в св зи с фнг. 11, 12 и 13, профиль детали, образованный при ее равномерно вращении и равномерном поступательном круговом дви5кении оси детали (планетарное двинсение), в нез-. начитеиьной степени зависит от диамет ра шлифовального круга. Как было упом нуто , наиболее предпочтительным способом исключени  зарезатш  профил   вл етс  введение корректирующего движени  в кинематической схеме.

Дл  определени  типа необходимых

вспомогательных.движений служат пока занные на фиг. 13 и 14 принципиальные варианты. На фиг. 13 и 14 все относительные движени  огнесены к

.шлифовальному кругу, чтобы выполн ть образование профил  в его неподвижном положении. Шлифовальный круг вращаетс  вокруг своей оси 11 с угловой скоростью totu , причем это вращение  вл етс  основным движением резани . Кроме того, деталь 1 вращаетс  вокруг своей оси 2 со скоростью Of, а ось 11 шлифовального круга совершает поступательное круговое движение

.со скоростью Ji| вокруг оси 12. На фиг. 13 можно-видеть, что ось 11 шлифовального круга при шлифовании точки р располагаетс  на минимальном рассто нии от оси 2, а при шлифовании точки Р - на максимальном рассто нии. Разница между са.мым близким и самым

дальним положени ми (измеренна  по Длине .радиусов, исхоД ших от оси 2/ равн етс  2R .

На фиг. 14 шлифовальный круг изображен в положении, когда он обрабатывает середину переходного участка между точками и Р2 этом случае радиус, соедин ющий оси 1.1 и 12, или

же соответствующа  пр ма  оказываетс  перпендикул рной пр мой, соедин ющей оси 2 и 12. Если необходимо, чтобы шлифовальный круг не врезалс  во врашающийс  профиль, ось круга 11 следует удал ть в радиальном направлении (направление 2-ll).

Поскольку в показанном на фиг. 14 положении ось 11 шлифовального круга

рке имеет компоненту движени  в ук занном направлений (вектор V) вследствие ее поворота вокруг оси 12 со скоростью Шц , то оказываетс  доста точным дл  исключени  зарезанй  увеличить величину скорости V . Дл  такого увеличени  ск.орости не нужно вводить новое усилие в кинематическую схему, достаточно только увеличить угловую скорость Си) ц .Поскольку величина уда

лени  -шлифовального круга составл ет 0,1-0,2 мм, в то врем как рассто ние между ос ми 11 и 12 составл ет 25 мм, то увеличение вектора V оказываетс  приблизительно пр мо пропорпвональным увеличению угла поворота оси 11 шлифовального круга вокруг оси 12, так как при небольших углах fegfoL ci.

При шлнфованш переходного участка профил  между точками Р и р2 изменение угловой Ькррости ои, происходит в соответствии с зависимостью:

к к Д к AtjUj в to4Ke Р равна О, и, начина  с этой точки, она увеличиваетс , после достижени  максимальной величины она уменьпшетс , и в точке р она оп ть равна О. Сумма увели;1енин оказываетс  равной сумме уменьшени , т.е.:

1Ь

J лсс j ,

.

№

где -t - врем  шлифовани  то«иси Р профил ;

Ьп - врем  шлифовани  точки Р-профил ; .

t врем  осуществлени  изменени  от момента увеличени  угловой скорости до момента уменьшенид угловой скорости.

Максимальна  величина суммы ДсС углового смещени , вызванного изменением угловой скорости, оказшваетс  раз. личной в зависимости от изменени  диаметра шлифовального круга. Максимальна  величина ДйСоказьтваетс  небольшой, когда профиль, изготовленный инструментом среднего диаметра, принимаетс  за эталонный, и профили, обрабатываемые инструментами другого диаметра коррек тнруюгс  в соответствии с эталонным, Вепичинэ Act оказываетс  большей, когда за эталонный принимаетс  профиль, изготовленный инструментом с рабочей поверхностью бесконечного радиуса или с радиусом; равным нулю (точечгдам инструментом). Ещё большей оказываетс вел чина ЛЛ , когда каждое из пригон емых отверстий и валов К-профил  ььшолн етс  шлифованием. .При шлифовании с применением коррекции между точками Р и Pg профили может быть получен пучок кривых, прнблнжаюшихе  к раст нутой 1 :пониклоиде и отсто щих друг от другй в радиальном направлени  на несколько д& о тых долей миллиметра. :,-..,. Дл  получени  э того.пучка;кривых или же любой отдельной кривой игз этого пучка могут примен тьс  корректирую щйе механизкл, с пла1ВНой регулировкой, которые будут, плавно измен ть крйвиз- ну к:ро |дал  между точками Р. в. Р--, Дл  корректировки переходногЬ участ Jta между точками Р й.Р случае небольшой вепйчинь . могут гтримен тьса- также так е корректируюЩйе мёханнзмь ,которые устанавливаю точный радиальный размер ,в какой-ни будь определенной точже переходного участка, например, в его середине вточке Р (фиг, is). В случае прймене-т нй  таких корректирующих механизмов про(})иль будет задан не. только точками точкой Ра г И ТОГДВ В ОС Р2,но и тальных точках переходного участка от клонена  профил  будут измер тьс  несколькими микронами, так что изготовленные таким образом -профили будут полностью соответствовать требовани м по точности. . . / У .-ч,.-. Описанный способ Может примен тьс  вомимо шлифовани  также sдл  других видов обработки, например дл  фрезерованк . -; : .,/;/ - .-- . Ф о р мул а : и 3 о б р е т е н и   1, Способ обработки наружных и вну рёнвнх поверхностей деталей, многоуголь ной .форгьй 1, йрй котором Деталь арашают войруг ее оси, ггаралде ьной ос м шл  фоеальных кругов дл  обработки наружной и внутренней повёркнобтей, и однов ременно ось вращен   детали nepeMe шаЮ1 поступательно ito круговой т аёкто 312 рии с частотой, равной произведению частоты вращени  детали вокруг ее оси на чшгсйо граней многоугольного профил  отличают ийс   тем, чго, с ueJTttjjo повышени  точности изготовлени  ittyreM исключени  зарезани  профил , отношение угловых скоростей двух указанных вращательных движений периодически измен ют. 2.Способ П.О п. 1, о т л и ч а ющи и с   тем, что угловую скоростьдвижени  оси детали по круговой тйрйн измен ет с частотой, в два разе п;рёвыша1 зщей частоту движени  по кру .г-овой тракторйи, причем, в течение каж. дого периода изменени  угловую скоpoctb увеличивает до ее максимального значени  и затем уменьшают до номииа ьного; значени . ..; . ; 3.Способ по пп, 1 и 2, о т   и ч а KJ 1П и и с   тем, что ось шлифговальногр круга дл  обработки наружных поверхностей, имекидего н аружную или йнутрейнюю цилиндри 1еские рабочие прверхности или торцовую рабочую поверхность , устанавливают неподвижно. . 4.Способ по пп. 1. и 2, о т л и ч -а ю щ н и с   тем, что оси шлифо. вальногб круга дл  обработки внутренних 11оверхностей сообщают возвратнокачательньте движени  вокруг оси,  вл н щейс  осью шлйфойального круга дл  обработки наружньтх поверхностей. 5.Способ по пп. 1 и .2, от л ич а iq щ и И с   тем, что оси шлифовального круга дл  обработки внутренних поверхностей сообщают пр молинейные возвратно-постэтаательиые движени   параллельно торцовой рабочей поверхности шлифовального круга дл  обработки наружных поверхностей. 6.Способ по пп. 1-5, о т л и ч ар щ и и с   тем, что направление поступательногб перемещени  оси детали по круговой траекторЕпа выбирают поаут , ным направлению вращени  детали вокруг , ее собственной оси. 7.Способ по пп. 1-5, от л и ч аю ш и и с   тем, что направление поступательного перемещени  оси детали ио круговой -траектории i вьтбирают противоположным направлению детали вокруг ее собственной Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1. Патент ФРГ №: 759350, кй. 67 а 31/03, 1951.

136516731

2. Патент Швеции № 135540, кл. 67 а 31/03. 1952.

3. Патент Великобритании № 128201О, Машиностроение, 1966, с. 123, кл. В 3 D , 1972.5 рис. 101,

4. Карелин Н. М. Бескопирна  обработка цилиндрических деталей с кривопинейными поперечными сечени ми. M.j