УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B24B39/02 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для чистовой обработки поверхностей вращения, например, дорожек качения наружных колец шариковых подшипников, к которым предъявляются высокие требования по точности геометрической формы.

Известно устройство для финишной обработки деталей в станке Л3-261 (1), содержащее расположенный в корпусе ведущий шпиндель, оправку с жесткозакрепленным обрабатывающим инструментом, механизм установки радиуса качения инструмента, механизм прижима к ведущему упору в виде двух вращающихся дисков. Обработку детали данным устройством проводят в две операции: предварительную и окончательную, идентичными узлами, в связи с чем устройство дополнительно содержит механизм передачи деталей с одной операции на другую. Это приводит к усложению конструкции устройства, увеличению его энергоемкости и металлоемкости. Кроме того, обрабатывающие бруски жестко крепятся в оправке, связанной с большой массой привода качения, которая при быстрых знакопеременных движениях ведет к большим динамическим усилиям, передающимся на брусок, что является причиной искажения профиля обрабатываемой поверхности на отдельных участках по его длине. Другим недостатком устройства является невозможность установки радиуса качания бруска с точностью 0,005 мм из-за того, что технологический допуск при шлифовке, как правило, на порядок больше указанного значения.

Известно также устройство для финишной обработки колец шариковых подшипников (а.с. СССР N 113881, МКИ 67а, 10), содержащее расположенный в корпусе шпиндель, полость которого служит для приема детали кольца и бункера и пропуска его под воздействием толкателя в пружинное кольцо, причем полость шпинделя выполнена для размещения нескольких колец, а бункер расположен таким образом, что обеспечивает простой и короткий путь колец от загрузки до выталкивания из шпинделя после обработки. Обработка кольца осуществляется абразивной или полировальной лентой. Однако данное устройство также не позволяет вести одновременно процесс предварительной и окончательной обработки детали, причем обработка детали ведется абразивной лентой, что экономически нецелесообразно, и ось качения брусков проходит по оси симметрии кольца перпендикулярно оси его вращения, что приводит к искажению профиля желоба, ухудшает геометрические параметры желоба.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для финишной обработки детали (2), содержащее расположенные в корпусе ведущий шпиндель и гидроопору с деталями, механизм, несущий оправку с инструментом, прижимной элемент в виде роликов и загрузочный бункер. Однако данное устройство характеризуется теми же недостатками, что и описанный выше механизм обработки деталей в станке Л3-261.

Целью изобретения является улучшение геометрических параметров обрабатываемой поверхности детали при получении заданной шероховатости и увеличении производительности выхода обработанных изделий.

Цель достигается тем, что в устройстве для финишной обработки деталей, содержащем расположенные в корпусе ведущий шпиндель и гидроопору с деталями, механизм, несущий оправку с обрабатывающим инструментом, прижимной элемент, загрузочный бункер, механизм, несущий оправку с инструментом, выполнен в виде расположенного соосно шпинделю ползуна с планкой, выполненной с возможностью ее осциллирующего возвратно-поступательного движения по оси шпинделя и поворота перпендикулярно оси шпинделя, причем планка содержит по крайней мере две оправки с инструментом, установленные шарнирно, а гидроопора соответственно выполнена по крайней мере на две детали, устройство снабжено компенсатором износа инструмента, а прижимной элемент, закрепленный на ползуне, выполнен с возможностью равномерного прижима по всей торцевой поверхности детали. Кроме того:
оправки с инструментом на планке расположены последовательно, параллельно желобу обрабатываемой детали;
привод возвратно-поступательного перемещения планки по оси шпинделя выполнен в виде установленного в ползуне силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с планкой;
привод поворотного движения планки выполнен в виде установленного на нижней части ползуна силового цилиндра, шток которого перпендикулярен оси шпинделя;
загрузочный бункер встроен в корпус шпинделя между зоной обрабатываемых деталей и крайне-правым нерабочим положением приводного шпинделя;
ось загружаемых деталей параллельна оси приводного шпинделя;
oправки выполнены в виде цилиндрических шарниров с полостью в нижней части, ограниченных по торцам планками;
компенсатор износа инструмента выполнен в виде канала для подвода-отвода жидкости (воздуха), расположенного в планке и соединенного с полостью оправок;
верхняя часть ползуна снабжена ограничителем поворота планки;
ползун и планка соединены возвратной пружиной;
прижимной элемент в виде упорного подшипника расположен соосно шпинделю.

Оригинальным в описываемом техническом решении является конструктивное выполнение механизма, несущего оправку с обрабатывающим инструментом, с помощью которого возможно проводить одновременно обработку (предварительную и окончательную) брусками различной зернистости, по крайней мере двух деталей в одной гидроопоре, что исключает дублирование двух одинаковых узлов (для каждой операции) на одном автомате и необходимость использования сложного узла передачи кольца с одной позиции на другую.

Кроме того, использование в механизме системы самоустанавливающихся плавающих брусков за счет шарнирного расположения их брускодержателей в планке позволяет отказаться от сложной и по существу неоправданной операции нахождения точки, около которой должен колебаться брусок. Помимо этого, обрабатывающие бруски не связаны с массой станка и привода, давление их на обрабатываемую поверхность легко контролируется и регулируется, что исключает переменные динамические нагрузки на обрабатываемую поверхность.

Использование на рабочей позиции равномерного прижима обрабатываемых деталей по их торцевой поверхности, который может быть осуществлен, например, плоскостью упорного кольца, исключает потертости на торцах обрабатываемых деталей, получаемые в точках прижима вращающихся дисков, кроме того, создает истинную гидроопору, закрытую на обоих концах, таким образом, исключая соприкосновение посадочных поверхностей кольца с неподвижной опорой. Причем применение расположения загрузочного бункера в корпусе шпинделя (полость корпуса шпинделя служит для прижима детали из бункера и пропуска его под воздействием толкателя в полость гидроопоры) позволяет сократить путь детали от загрузки до выталкивания после обработки.

Таким образом, предложенная совокупность конструктивных признаков в описываемом устройстве позволила не только улучшить геометрические параметры обрабатываемой поверхности (получить высокие точностные характеристики по геометрическим формам обрабатываемых изделий) при получении заданной шероховатости, которая может быть получена, например, от использования брусков заданной зернистости, но и увеличить производительность выхода обработанных изделий.

На фиг. 1 представлено описываемое устройство в разрезе; на фиг. 2 - узел, включающий оправку с инструментом в продольном разрезе; на фиг. 3 - положение оправки с инструментом при перемещении планки вправо; на фиг. 4 - разрез А-А фиг. 2.

Позициями на чертежах в описываемом устройстве обозначены: загрузочный бункер 1; деталь 2; толкатель 3; шпиндель с ведущим грибком 4; корпус 5; гидроопора 6; детали 7, 8; подвижная планка 9; ось шарнирного соединения 10; оправки (брускодержатели) 11; бруски (обрабатывающий инструмент) 12, 13; планки 14, 15; корпус ползуна 16; ползун 17; цилиндр 18; поршень 19; шток 20; цилиндр 21, шток 22; ось цилиндра (21) 23; пружина 24; упорный подшипник 25; упор 26; канал 27; полость 28, промежуточная деталь 29.

Устройство содержит механизм, несущий оправку (брускодержатели) с обрабатывающим инструментом (бруском) 12, 13, прижимной упорный подшипник 25, расположенные в корпусе 5 шпиндель с ведущим грибком 4, толкатель 3, гидроопору 6 с обрабатываемыми деталями 7, 8 и дистанционной (промежуточной) деталью 29, загрузочный бункер 1 с заготовкой 2. Загрузочный бункер 1 расположен в корпусе 5 шпинделя между зоной обрабатываемых деталей и крайне-правым нерабочим положением приводного шпинделя, а ось заготовок 2 параллельна оси приводного шпинделя. Механизм, несущий оправку с инструментом, выполнен в виде ползуна 17, расположенного в корпусе 16 и снабженного планкой 9, выполненной с возможность ее осциллирующего возвратно-поступательного движения по оси шпинделя и поворота перпендикулярно оси шпинделя. Возможность осциллирующего возвратно-поступательного движения планки 9 может быть обеспечена, например, за счет установки в ползуне 17 соосно шпинделю 4 цилиндра 18, снабженного поршнем 19 со штоком 20, причем последний связан с планкой 9 шарнирным соединением 10, с помощью которого возможно перемещение планки 9 перпендикулярно оси шпинделя. Кроме того, в корпусе ползуна перпендикулярно оси шпинделя установлен цилиндр 21 с поршнем 22 и штоком. Верхняя часть ползуна снабжена ограничителем хода 26 планки 9, торцевая - прижимным элементом 25 в виде упорного подшипника с возможностью прижима по всей торцевой поверхности обрабатываемой детали 8, например, в виде упорного подшипника, расположенного соосно шпинделю. Возвратная пружина 24 соединяет нижнюю часть ползуна с планкой. Для возможности ведения одновременно предварительной и окончательной обработки детали на планке 9 последовательно вдоль оси шпинделя 2 (параллельно желобу обрабатываемой поверхности детали) установлены шарнирно две оправки с инструментом 12, 13, причем оправки выполнены с полостями 11, ограниченными на торцах планками 14, 15 и соединены с каналом 27 подвода отвода жидкости (воздуха), выполненным в планке.

Устройство работает следующим образом (на фиг. 1 показан момент окончания цикла обработки): когда толкатель 3 с ведущим грибком 4 отводят вправо (механизм отвода-подвода не показан), заготовка 2 падает в корпус 5. Одновременно канал 27 соединяют со всасывающим каналом гидравлического насоса, давление в полости 28 (фиг. 2 и 4) уменьшают до отрицательного, отжимая, таким образом, бруски 12, 13 от поверхности обрабатываемых деталей колец шариков подшипник. Одновременно с этим регулируемое давление в цилиндре 21 снижают, поворачивая планку 9 пружиной 24 около оси 10 вниз, выводя бруски 12, 13 из желобов деталей. Затем ползун 17 со всеми деталями, связанными с ним, отводят влево (механизм отвода-подвода не показан), при этом и планка 9 с брусками выходит из колец на расстояние несколько больше, чем высота кольца. Когда ползун 17 займет крайне левое положение, толкатель 3 с гибком 4 подают влево до упора, при этом три кольца, находящиеся в гидроопоре 6, на одну высоту кольца перемещают влево, кольцо 8 (фиг. 1) удаляют из корпуса 5. После этого ползун 17 подают вправо и через упорный подшипник 25 поджимают все три кольца 8, 29, 7 к вращающемуся грибку 4, таким образом приводя их во вращение. В это время в нижнюю часть цилиндра 21 подают сжатый воздух, в результате чего поршень 22 приводит планку 9 в рабочее положение до упора 26. По каналу 27 подают СОЖ, бруски 12 и 13 вводят в желоб колец 7 и 8, прижимая к ним. Выполненный канал подвода-отвода СОЖ в планке служит для компенсации износа бруска постоянного прижима бруска к рабочей поверхности. Удельное давление бруска на обрабатываемую поверхность регулируется давлением среды, подаваемым по каналам в планке. Причем давление в полости каждого бруска одинаково. Затем сжатый воздух с заданной частотой подают в правую и левую полости цилиндра 18 (фиг. 1), движение поршня 19 через ось 10 передают планке 9, совершающей продольные движения между опорой 23 и упором 26. Оправки 11 с брусками 12, 13 по отношению к планке 9 займут положение, показанное на фиг. 3. При возвратно-поступательном движении планка 9 за счет шарнирного соединения 10 оправки 11 с брусками 12, 13 (фиг. 2 и 3) совершает качательное движение около неявного центра кривизны желобов деталей, отклоняясь от вертикали на угол 2 α. Задавая величину хода штоку 20, получают нужную амплитуду осциллирующего движения брусков относительно желоба. За счет шарнирного расположения оправок в планке происходит самоустановка рабочего инструмента по радиусу желоба и по положению желоба относительно торца в кольце. Таким образом, ведут обработку двух колец одновременно: предварительную кольца 7 и окончательную кольца 8. После окончания цикла обработки повторяют все указанные выше действия. Положение и радиус качания оправки 11 с плавающими самоустанавливающими брусками 12, 13 задают желобам кольца.

Применение описанного устройства в автомате для суперфиниширования позволяет не только достигать преимущества, описанные выше, но и в несколько раз снизить его металлоемкость, сократить количество деталей, снизить энергоемкость по сравнению с прототипом в 12-15 раз.

Использование: обработка металлов давлением, в частности, чистовая обработка поверхностей вращения, например, дорожек качения наружных колец шариковых подшипников. Сущность изобретения: устройство содержит механизм, несущий оправки с обрабатывающим инструментов, элемент прижима обрабатываемой детали, загрузочный бункер, узел компенсации износа инструмента и гидроопору для размещения деталей. Механизм, несущий оправку с инструментом, выполнен в виде ползуна с планкой, смонтированной с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси шпинделя и поворотного движения перпендикулярно оси шпинделя. В качестве приводов указанных перемещений использованы силовые цилиндры. Оправки с инструментом установлены в планке и связаны с ней шарнирно. Оправки выполнены в виде цилиндрических шарниров с полостями в нижней части. Устройство снабжено также ограничителем поворота планки. Ползун и планка соединены возвратной пружиной. Элемент прижима обрабатываемой детали выполнен в виде упорного подшипника, расположенного соосно шпинделю. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для финишной обработки деталей, содержащее механизм, несущий оправку с обрабатывающим инструментом, элемент прижима обрабатываемой детали, загрузочный бункер, расположенные в корпусе ведущий шпиндель и гидроопору с деталями, отличающееся тем, что механизм, несущий оправку с инструментом, выполнен в виде расположенного соосно со шпинделем ползуна с планкой, смонтированной с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси шпинделя и поворотного движения перпендикулярно оси шпинделя от приводов, а устройство снабжено узлом компенсации износа инструмента и по меньшей мере одной дополнительной оправкой с инструментом, при этом оправки с инструментом установлены в планке и связаны с ней шарнирно, гидроопора выполнена длиной, рассчитанной для размещения по меньшей мере двух деталей, а элемент прижима обрабатываемой детали смонтирован на ползуне с возможностью равномерного прижима детали по торцевой поверхности. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оправки с инструментом на планке расположены последовательно вдоль оси шпинделя. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод возвратно-поступательного перемещения планки по оси шпинделя выполнен в виде установленного в ползуне силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен с планкой. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод поворотного движения планки выполнен в виде установленного в нижней части ползуна силового цилиндра, шток которого перпендикулярен оси шпинделя. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оправки выполнены в виде цилиндрических шарниров с полостями в нижней части, ограниченных по торцам планками. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел компенсации износа инструмента выполнен в виде источника энергоносителя с регулируемым давлением, соединенного посредством выполненного в планке канала с полостями оправок. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть ползуна снабжена ограничителем поворота планки. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ползун и планка соединены возвратной пружиной
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент прижима обрабатываемой детали выполнен в виде упорного подшипника, расположенного соосно со шпинделем. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузочный бункер расположен в корпусе шпинделя.